| タイトル: | 公開特許公報(A)_インビトロバイオフィルム |
| 出願番号: | 2002163991 |
| 年次: | 2004 |
| IPC分類: | 7,C12N1/20,C12Q1/18 |
太田 博崇 物井 則幸 森嶋 清二 JP 2004008046 公開特許公報(A) 20040115 2002163991 20020605 インビトロバイオフィルム ライオン株式会社 000006769 小島 隆司 100079304 重松 沙織 100114513 小林 克成 100120721 太田 博崇 物井 則幸 森嶋 清二 7 C12N1/20 C12Q1/18 C12N1/20 C12R1:46 C12N1/20 C12R1:01 C12N1/20 C12R1:04 C12N1/20 C12R1:245 JP C12N1/20 A C12Q1/18 C12N1/20 A C12R1:46 C12N1/20 A C12R1:01 C12N1/20 A C12R1:04 C12N1/20 A C12R1:245 4 OL 8 4B063 4B065 4B063QA18 4B063QQ06 4B063QQ98 4B063QR75 4B063QR84 4B063QS24 4B063QX01 4B065AA01X 4B065AA05X 4B065AA30X 4B065AA49X 4B065BB16 4B065BC13 4B065BD05 4B065BD14 4B065BD36 4B065CA46 【0001】【発明の属する技術分野】本発明は、連続培養で作成されたインビトロバイオフィルムに関し、さらに詳述すると、ヒト口腔内バイオフィルムに類似し、口腔疾患等に対する有効成分の探索・評価および口腔疾患予防剤等の開発に有用なインビトロバイオフィルムに関する。【0002】【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来から、細菌が形成するバイオフィルムは、医学および歯学分野における各種疾病や、環境問題等を引き起こすことが知られている。上記バイオフィルムを構成している細菌は、同一細菌の浮遊性状態とは異なる性質を持ち、その薬剤耐性や表現型が異なることが指摘されており、このような性状を実験上再現させるため、連続培養やシェアフォースをかける培養法などによりバイオフィルムを作成する工夫がなされている。しかしながら、自然環境下では、時間によってバイオフィルムへの栄養供給量が異なる場合があり、実験室において単一培地で連続培養しても、形成されるバイオフィルムの性状が環境中のバイオフィルムとは異なるという欠点がある。【0003】また、バイオフィルム(プラーク)は、口腔内におけるう蝕や歯周病の病原因子として捉えられ、これらの疾患予防のための有効成分探索・評価にインビトロバイオフィルムが用いられるケースも多い。このインビトロバイオフィルムを作成する手段として、最も高頻度で用いられているものは、ミュータンス連鎖球菌にショ糖を加えた培地で一日間バッチ培養する方法である。しかしながら、この方法では、う蝕についてしか評価できない上、系が単純すぎるため、該方法では有効性を持つ薬剤でも、ヒトの口腔内では有効性を示さない例が多いという欠点がある。【0004】一方、混合菌を用いた低栄養培地による連続培養や、この連続培養中に糖類を添加する等の方法も検討されているが、前者の方法では、栄養源が単一であり、後者の方法では、糖類が連続培養の希釈にまかされてしまうため、いずれも実際の口腔内環境とは異なり、その結果実際のバイオフィルムとは細菌学的または生化学的性状が異なるという欠点があった。【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ヒト口腔内バイオフィルムに類似し、口腔疾患等に対する有効成分の探索・評価および口腔疾患予防剤等の開発に有効なインビトロバイオフィルムを提供することを目的とする。【0006】【課題を解決するための手段および発明の実施の形態】本発明者らは、上記目的を達成するため、細菌の栄養源という観点からヒト口腔内の性状、すなわち、通常時は唾液が流れているのみで、遊離の糖分などは含まれておらず、唾液中の細菌栄養成分としては一定濃度のタンパク、ペプチド、糖タンパクなどが考えられ、一方、飲食時には高濃度のタンパク、糖類、ビタミン、ミネラルが供給されるという性状に着目して鋭意検討を重ねた結果、連続培養中に培養液を、これとは異なる種類の培養液に所定時間置換することで、この場合、特に、置換される培養液に連続培養に用いられる培養液と異なる栄養源を含ませることで、よりヒト口腔内と類似性の高いバイオフィルムが得られることを見いだし、本発明を完成した。【0007】すなわち、本発明は、1.少なくとも1種の生細菌を連続培養して作成されたインビトロバイオフィルムであって、該連続培養で用いられる培養液を異種培養液に一定時間置換することで作成されたことを特徴とするインビトロバイオフィルム、2.前記異種培養液に含まれる栄養源が前記連続培養で用いられる培養液に含まれる栄養源と異なることを特徴とする1のインビトロバイオフィルム、3.前記連続培養に用いられる培養液が糖分を含有しないものであるとともに、前記異種培養液が糖分を含有することを特徴とする1または2のインビトロバイオフィルム、4.前記異種培養液が薬剤であることを特徴とする1,2または3のインビトロバイオフィルムを提供する。【0008】以下、本発明についてさらに詳しく説明する。本発明に係るインビトロバイオフィルムは、上述のように、少なくとも1種の生細菌を連続培養して作成されたインビトロバイオフィルムであって、連続培養で用いられる培養液を異種培養液に一定時間置換することで作成されたものである。ここで、連続培養に用いられる培養液としては、インビトロバイオフィルムの作成に一般的に用いられるものであれば、特に限定はなく、一般細菌用培地、ペプトン類、糖タンパク類、アミノ酸類、またはこれらの混合物等を適宜用いることができ、必要に応じて無機塩類などを添加することもできるが、後に詳述するように、糖分を含まないものであることが好ましい。一方、異種培養液としては、連続培養に用いられる培養液と異なる種類の培養液であればよいが、特に、連続培養で用いられる培養液と異なる栄養源を含有するものを用いることが好ましく、このような培養液で置換することで、得られるインビトロバイオフィルムをよりヒト口腔内のバイオフィルムに近づけることができる。【0009】また、本発明では特に、連続培養に用いられる培養液には、糖分を含まないものを用いるとともに、異種培養液には、糖分を含むものを用いることが好ましい。このように、通常は遊離糖分を含まない培養液を用いて連続培養を行った後にこれを排出し、続いて、糖分を含む培養液を加えて一定時間培養し、さらに再び遊離糖分を含まない培養液に戻すという連続培養を行うことで、ヒト口腔内バイオフィルムと類似性の高いインビトロバイオフィルムを簡便かつ効率的に得ることができる。【0010】ここで、連続培養に用いられる糖分を含まない培養液としては、上述した培養液において糖分を含まないものを用いればよい。一方、糖分を含む異種培養液としては、糖含有一般細菌用培地、糖含有水溶液、またはこれらの混合物等を用いることができる。なお、使用可能な糖としては、ブドウ糖、果糖、ショ糖、その他の水溶性の単糖、オリゴ糖、多糖類などを単独または混合して用いることができる。【0011】また、異種培養液として薬剤を用いることもでき、薬剤を用いることで、(1)バイオフィルムの量および病原性をコントロールする、(2)口腔疾患予防剤を評価、探索することができる。この場合、使用可能な薬剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、フッ素、トリクロサン、クロルヘキシジン、CPC、天然または植物抽出物、界面活性剤等、あるいは組成物として歯磨き希釈液、洗口剤、ガム、タブレットの溶解物等が挙げられる。【0012】上記生細菌としては、通常、インビトロバイオフィルムの作成に用いられる生細菌であれば特に限定はなく、例えば、ストレプトコッカス(Streptococcus)属、アクチノマイセス(Actinomyces)属、ベイヨネラ(Veillonella)属,フソバクテリウム(Fusobacterium)属,ラクトバシリス(Lactobacillus)属,ポルフィロモナス(Porphyromonas)属,ナイセシア(Neissesia)属等が挙げられる。【0013】上記ストレプトコッカス(Streptococcus)属としては、特に限定されるものではなく、例えば、ストレプトコッカス アシドミニマス(Streptococcus(以下、Sと略記する。) acidominimus),ストレプトコッカス アガラクティー(S. agalactiae),ストレプトコッカス アラクトリティカス(S. alactolyticus),ストレプトコッカス アンギノサス(S. anginosus),ストレプトコッカス ボビス(S. bovis),ストレプトコッカス カニス(S. canis),ストレプトコッカス カプリナス(S. caprinus),ストレプトコッカス コンスティラタス亜種コンスティラタス(S. constellatus subsp. constellatus),ストレプトコッカス コンスティラタス亜種ファリンギス(S. constellatussubsp. pharyngis),ストレプトコッカス クリセティ(S. criceti),ストレプトコッカス クリスタタス(S. cristatus),ストレプトコッカス ディデェルフィス(S. didelphis),ストレプトコッカス ディフィシリス(S. difficilis),ストレプトコッカス ドゥネイ(S. downei),ストレプトコッカス ディサガラクティアエ亜種ディサガラクティアエ(S. dysagalactiae subsp. dysagalactiae),ストレプトコッカス ディサガラクティアエ亜種エクイシミリス(S. dysagalactiaesubsp. equisimilis),ストレプトコッカス エクイ亜種エクイ(S. equi subsp. equi),ストレプトコッカス エクイ亜種ゾエピデミカス(S. equi subsp. zooepidemicus),ストレプトコッカス エクイニィス(S. equinus),ストレプトコッカス フェラス(S. ferus),ストレプトコッカス ガロリティカス(S. gallolyticus),ストレプトコッカス ゴルドニー(S. gordonii),ストレプトコッカス ヒョインテスティナリス(S. hyointestinalis),ストレプトコッカス ヒョヴァギナリス(S. hyovaginalis),ストレプトコッカス インファンタリウス亜種インファンタリウス(S. infantarius subsp. infantarius),ストレプトコッカス インファンタリウス亜種コリィ(S. infantarius subsp. coli),ストレプトコッカス インファンティス(S. infantis),ストレプトコッカス インアエ(S. iniae),ストレプトコッカス インターミディウス(S. intermedius),ストレプトコッカス インテスティナリス(S. intestinalis),ストレプトコッカス マカカエ(S.macacae),ストレプトコッカス マセドニカス(S. macedonicus),ストレプトコッカス ミティス(S. mitts),ストレプトコッカス ミュータンス(S. mutans),ストレプトコッカス オラーリス(S. oralis),ストレプトコッカス オリスラティ(S. orisratti),ストレプトコッカス パラサングイニス(S. parasanguinis),ストレプトコッカス パラウベリス(S. parauberis),ストレプトコッカス ペロリス(S. peroris),ストレプトコッカス フォカエ(S.phocae),ストレプトコッカス プレオモルファス(S. pleomorphus),ストレプトコッカス プルラニマリウム(S. pluranimalium),ストレプトコッカス ニューモニエ(S. pneumoniae),ストレプトコッカス ポルシナス(S. porcinus),ストレプトコッカス ピオジェネス(S. pyogenes),ストレプトコッカス ラティ(S. ratti),ストレプトコッカス サリバリウス亜種サリバリウス(S. salivarius subsp. salivarius),ストレプトコッカス サリバリウス亜種サーモフィラス(S. salivarius subsp. thermophilus),ストレプトコッカス サングイニイス(S. sanguinis),ストレプトコッカス ソブリナス(S. sobrinus),ストレプトコッカス スイス(S. suis),ストレプトコッカス サーモフィラス(S. thermophilus),ストレプトコッカス ソラリテンシス(S.thoraltensis),ストレプトコッカス ウベリス(S. uberis),ストレプトコッカス ウリナリス(S. urinalis),ストレプトコッカス ヴェスティブラリス(S. vestibularis),ストレプトコッカス ワイウス(S. waius)等が挙げられ、これらを2種以上組み合わせて使用することができる。また、旧名および通称名でストレプトコッカス(Streptococcus)と命名される細菌も用いることができる。【0014】上記アクチノマイセス(Actinomyces)属としては、特に限定されるものではなく、例えば、アクチノマイセス ボビス(Actinomyces(以下、Aと略記する。) bovis),アクチノマイセス カニス(A. canis),アクチノマイセス キャトゥリ(A. catuli),アクチノマイセス デンティコレンス(A. denticolens),アクチノマイセス ジオルジアエ(A. georgiae),アクチノマイセス ジェレンシェリアエ(A. gerencseriae),アクチノマイセス ホルデオヴルネリス(A. hordeovulneris),アクチノマイセス ホウレィー(A. howellii),アクチノマイセス フミフェラス(A.humiferus),アクチノマイセス ヒョヴァギナリス(A. hyovaginalis),アクチノマイセス イスラエリィ(A. israelii),アクチノマイセス マリママリウム(A. marimammalium),アクチノマイセス メエリ(A. meyeri),アクチノマイセス ネスランディイ(A. naeslundii),アクチノマイセス ニュウィー亜種アニトラタス(A. neuii subsp. anitratus),アクチノマイセス ニュウィー亜種ニュウィー(A. neuii subsp. neuii),アクチノマイセス オドントリティカス(A. odontolyticus),アクチノマイセス ラデンガエ(A. radingae),アクチノマイセス ラディシデンティス(A. radicidentis),アクチノマイセス スラッキィ(A. slackii),アクチノマイセス スイス(A. suis),アクチノマイセス トゥリセンシス(A. turicensis),アクチノマイセス ユロジェニタリス(A. urogenitalis),アクチノマイセス ビスコーサス(A. viscosus)等が挙げられ、これらを1種単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。また旧名および通称名でアクチノマイセス(Actinomyces)と命名される細菌も用いることができる。【0015】本発明のバイオフィルムは、例えば、以下のように製造することができる。まず、予めTHB等の液体培地を用いて別々に培養したストレプトコッカス(Streptococcus)属等の細菌を含む細菌懸濁液を、BMM(Basal Medium Mucin)等の培養液を入れた培養槽に各々所定量を加えて混合し、0〜48時間、37℃、嫌気的条件(例えば、95%N2、5%CO2)下で培養を行う。その後、培養に使用したものと同じ培養液を0.01〜500mL/hrの所定速度で連続的に供給するとともに、同速度で培養液を排出しながら、37℃、嫌気的条件(例えば、95%N2、5%CO2)下で0.1〜30日の所定期間連続培養を行う。【0016】この際、栄養源をヒト食餌パターンに近づけるため、一日に1〜6回、特に2〜5回ほぼ全量の培養液を排出し、直ちに好ましくは糖分を含む異種培養液を添加し、0.5〜120分間、特に1〜80分間のインキュベート後、異種培養液を排出し、再び連続培養に使用する培養液を添加することを繰り返す。異種培養液を添加した後0〜2時間を除き、培養液には酸やアルカリなどを添加して、所定のpHに調整することもできる。培養槽内の回転板(回転速度1〜300rpm)に唾液コートを施したヒトエナメル切片およびハイドロキシアパタイト(以下、HAPと記す。)板を装着し、バイオフィルムを形成させる。【0017】上記連続培養に用いられる培養装置としては、特に限定されるものではないが、培養槽の底部に排出口を設けたり、培養槽に吸出管を備え付ける等により、培養液の排出を簡便に行えるドレインを設けたものを用いることが好適である。ここで、培養液の排出は、ドレインの弁の開閉や、ポンプによる吸出によって行うことができ、この場合に、電磁弁を用いたり、ポンプとタイマーとを併用することで、自動的かつ定期的に培養液の排出を行えるようにすることが好ましい。また、液体培養液を連続供給する供給口および異種培養液の供給口等を有する培養装置であることが好ましい。さらに、pH調整が必要な場合は、pH測定装置とpHスタットを接続してもよい。【0018】【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【0019】インビトロバイオフィルムの作製[実施例1]ストレプトコッカス サングイニス(Streptococcus sanguinis) ATCC10556,ストレプトコッカス ミュータンス(Streptococcus mutans) ATCC25175,アクチノマイセス ネスランディ(Actinomyces naeslundii) ATCC51655,ベイヨネラ パルビュラ(Veillonella parvula) ATCC17745,フソバクテリウム ヌクレアタム(Fusobacterium nucleatum) ATCC1095を、ラクトバシラス カゼイ(Lactobacillus casei) ATCC4646、ポルフィロモナス ジンジバリス(Porphyromonas gingivalis) ATCC33277を、THBまたはBHI液体培地で嫌気的に定常状態に達するまで培養し、7×108個/mLになるようにBMM培地中で調整した。【0020】調整した細菌懸濁液を、予めBMM700mLを入れた培養槽に、各々10mLずつ加えて混合し、37℃、嫌気的条件(95%N2、5%CO2)下で一晩培養を行った。その後、BMM培地を70mL/hrの速度で連続的に供給するとともに、同速度で培養液を排出しながら、37℃、嫌気的条件(95%N2、5%CO2)下で20日間の連続培養を行った。【0021】この場合、栄養源をヒト食餌パターンに近づけるため、12時間ごとに全量の培養液を排出し、直ちに異種培養液である1%ショ糖を含むBMM培地を添加し、30分間のインキュベート後、同液を排出してからBMM培地を700ml添加し、再度同培地を添加してからの1時間を除いて培養液に1MのNaOHを添加することで培養液中のpHを約7.0に調整した。培養槽内の回転板(80rpmで回転)に唾液コートを施したヒトエナメル切片およびヒドロキシアパタイト(HAP)板を装着し、バイオフィルムを形成させた。【0022】上記培養に用いたBMM培地の組成を以下に示す。BMM(Basal Medium Mucin)組成プロテオースペプトン :0.2%イーストエキス :0.1%トリプチケースペプトン:0.1%ブタ胃ムチン :0.25%ヘミン :1mg/Lメナジオン :0.2mg/LKCl :0.25%【0023】[比較例1]実施例1と同様のBMM培地を用い、実施例1と同様の手法で20日間連続培養を行って、ヒドロキシアパタイト(HAP)板上にバイオフィルムを形成させた。【0024】細菌数測定上記実施例1および比較例1で得られたHAP板上のバイオフィルムをサンプリングし、超音波で分散後、選択培地に塗沫、培養し、常法によりHAP1枚あたりの総菌数および各構成細菌数を求めた。結果を下記表1に示す。【0025】【表1】【0026】表1に示されるように、ショ糖の間欠投与を行う連続培養で得られた実施例1のインビトロバイオフィルムの菌叢は、これを行わない連続培養で得られた比較例1のインビトロバイオフィルムのそれと大きく異なっているだけでなく、実施例1のインビトロバイオフィルムの方が、各構成細菌の菌数がヒトバイオフィルムに近いものであることがわかる。【0027】【発明の効果】本発明のインビトロバイオフィルムによれば、連続培養で用いられる培養液を異種培養液に一定時間置換することで作成した、ヒト口腔内と類似性の高いバイオフィルムであるから、口腔疾患等に対する有効成分の探索・評価および口腔疾患予防剤等の開発に有効に利用することができる。 少なくとも1種の生細菌を連続培養して作成されたインビトロバイオフィルムであって、該連続培養で用いられる培養液を異種培養液に一定時間置換することで作成されたことを特徴とするインビトロバイオフィルム。 前記異種培養液に含まれる栄養源が前記連続培養で用いられる培養液に含まれる栄養源と異なることを特徴とする請求項1記載のインビトロバイオフィルム。 前記連続培養に用いられる培養液が糖分を含有しないとともに、前記異種培養液が糖分を含有することを特徴とする請求項1または2記載のインビトロバイオフィルム。 前記異種培養液が薬剤であることを特徴とする請求項1,2または3記載のインビトロバイオフィルム。 【課題】ヒト口腔内バイオフィルムに類似し、口腔疾患等に対する有効成分の探索・評価および口腔疾患予防剤等の開発に有効なインビトロバイオフィルムを提供すること。【解決手段】少なくとも1種の生細菌を連続培養して作成したインビトロバイオフィルムであって、該連続培養で用いられる培養液を異種培養液に一定時間置換することで作成したインビトロバイオフィルム。【選択図】 なし