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第19回 二川浩樹教授(大学院医歯薬学総合研究科)

インフルエンザの拡大リスクを軽減する化合物の作製に成功!
二川浩樹教授
二川浩樹教授
  大学院医歯薬学総合研究科 口腔健康科学専攻 口腔健康科学講座

二 川 浩 樹 (にかわ ひろき)教授

         に聞きました。 (2009.11.13 社会連携・情報政策室 広報グループ)


 

 

 

プロフィール 

二川教授の専門は口腔生物工学です。1990年広島大学大学院歯学研究科博士課程修了後、口腔・顎・顔面領域の欠損に伴う機能の損失に対しての生体材料による機能修復などを研究してきました。教授は「歯の治療をしてもすぐにまた、むし歯になってしまう」と、治療後の歯磨きがきちんとできずに、口の中の状態を悪化させてしまう障害をもつ患者さんたちの声から、歯を抗菌加工して菌の付着を防げないかと2002年、固定化抗菌剤(消毒成分)の研究を開始します。

 

洗剤の開発、そしてベンチャー企業立ち上げへ

入れ歯やインプラントなどの抗菌を目指していた研究でしたが、技術的な困難を伴うだけでなく、 歯そのものの食品摩耗が問題であり、事前の抗菌では思うように効果が持続しない可能性がありました。そこで教授は、食べ物や口腔洗浄剤など、もっと簡単に効果が持続する方法がないかと考えます。
歯科用抗菌洗浄剤開発のノウハウは洗濯用洗剤などにも応用できそうだと2007年、総合化学メーカーとの共同研究が始まります。

そして教授は、洗うたびに衣類を抗菌加工できる新たな洗剤を開発。
その商品化を図るため2009年4月22日、広島大学発ベンチャー企業株式会社Campus Medicoを設立します(4月23日付け中国新聞に記事掲載)。

この洗剤は、衣類の生地の表面に抗菌剤が結合して長期間とどまり、効果が持続するもので、JISで規定された試験法の実験(3分間浸して絞った後、5分間水洗い)では、一般的な洗剤を使ったタオルに1万個の細菌(黄色ブドウ球菌)をつけると、18時間後に1,000~1万倍に増殖したのに対し、新洗剤では細菌は検出できませんでした。50回の洗濯にも抗菌剤は剥がれていませんでした。

左:固定化消毒剤 右:市販の消毒薬
消毒薬に布片を浸し絞った後、流水で水洗い。布片にどの程度効果が残っているかを
特殊な試薬で見てみると…(左:固定化消毒剤 右:市販の消毒薬)

 

 
 

安全で取り扱いも簡単

固定化抗菌剤は工業用に使用されるもので、溶かすために有機溶剤が使われていました。今回教授が開発した新化合物(Etak)は、4級アンモニウム塩(殺菌成分)をもつエトキシシラン系の全く新しい化合物です。

Etakの固定化メカニズム  

 
もともと口の中に使うものとして開発した物質なので、生体に安全(工場においても特殊な設備が不要)であるだけでなく、抗菌性も高く、原液を水やエタノールあるいはその混合の溶媒に溶解(安全な溶液で希釈)することができます。0.06%程度の低濃度で布、木、ガラス、金属などに数分間で固定化が可能です。しかも室温(高温とか特殊な作業環境も必要がない)で容易に。

 Etak水溶液の抗トリインフルエンザウィルス効果  

 
通常の消毒薬は乾燥すると殺菌力が低下しますが、例えば机の表面にこの固定化消毒剤を噴霧し、薄くのばすだけで、消毒薬(殺菌成分)が机の表面と反応(化学結合)して固定化するため、乾燥しても抗菌性が持続しています。抗菌処理後の机の上に飛んできた菌は、机に接触して死滅するため、空中への菌の浮遊も少なくなり、空気感染(注1)や接触感染(注2)による感染拡大のリスクを下げることが期待できると、教授はいいます。

効果の持続+効果の付与・付加  


黄色ブドウ球菌、MRSA、表皮ブドウ球菌、セレウス菌、虫歯菌や大腸菌 O157などに効果があることを確認しましたが、残念ながらノロウイルス(注3)には効果がないそうです。

(注1)空気感染は、咳やクシャミで飛び散った小粒子から水分が抜けた状態でインフルエンザ核だけが空気中に浮遊し、それを同じスペースにいる人や後から入って来た人が吸入することによって感染することです。飛沫核感染とも言われています。冬季のように部屋の中の空気が乾燥し、低温であると、より長くウイルスは感染性を維持し続けるため、インフルエンザの流行は冬場に多くなっています。
(注2)接触感染は、インフルエンザ感染者から生じた飛沫が様々なものに付着し、それを他の人が触ることによって感染することを言います。鼻や目、口などの粘膜からインフルエンザのウイルスは侵入すると考えられています。
(注3)ノロウイルスについては、本学大学院生物圏科学研究科生物機能開発学専攻食資源科学講座島本整(しまもと ただし)教授の研究を紹介した
「柿渋の抗ノロウイルス作用の発見」をご参照ください。
 

食品衛生学研究室(島本研究室)の頁はこちら

 

インフルエンザウイルスへの効果を確認!

新型インフルエンザの流行への対策は、個人に対しては、マスクの着用、うがいや手洗いの励行、公共交通機関や学校などには消毒薬による手指の消毒を行うものです。ところが今年は、通常ウイルスの活動が鈍くなる夏場になっても、思ったほど勢いが止まらず、さらに季節外れの11月に流行のピークを迎えています。

 

10年間の比較データ

国立感染症情報センター提 供の2009年11月10日21時現在の過去10年間のインフルエンザ比較データでは、第44週(10月26日から11月1日)の1週間に159,651 例の報告があり、定点あたり報告数(1週間の1医療機関当たりへの受診患者数)は、33.28となり、流行警報のレベルとなっている。

 
 

 
教授は、この秋新型インフルエンザが再び流行し大変なことになっているが、鳥がウイルスを世界中どこにでも運んで媒体するのでトリインフルエンザも流行したら大変なことになる。本剤がトリインフルエンザウイルスなどに有効であれば、新型インフルエンザにも有効である可能性がある。学校、病院やホテルなど公共施設で使用されるリネン類、床材、机など、あるいは、公共交通機関の座席などへの抗菌加工によって、この感染拡大の防止につながると考え、2009年5月に本学医歯薬学総合研究科ウイルス学研究室の坂口剛正(さかぐち たけまさ)教授に、本剤のインフルエンザウイルスに対しての抗菌効果に関する共同研究を依頼します。

「なかなか収まってくれませんね。このままだと大変なことに・・・」と二川教授。
なかなか収まってくれませんね。このままだと大変なことに……
 
 

そして2009年9月17日、抗菌効果の一定期間の持続が確認できたのを受けて、医療現場などで消毒薬として用いられている消毒成分を、学校の机・椅子や公共交通機関の座席などの表面に固定化(抗菌加工)することができる、新しい化合物の作製に成功したと発表します。

広島大学東京オフィスにおける記者会見の様子はこちら


室温で、しかも数分程度で固定化が可能であり、その抗菌効果は、実験室レベルでは、実験開始後半年以上経過した現在も持続しており、塗布した机などの表面が磨耗しない限りは半年以上持続すると考えられます。坂口教授は「インフルエンザウイルスにかなり強い効果があります。消毒剤を固定化する発想はユニークです」と述べています。


 

どんなウイルスでもOK?

どんなウイルスにでも効果があるわけではなく、エンベロープのあるウイルスに対してのみ有効性が確認できていると、残念そうな二川教授。

エンベロープとは、単純ヘルペスウイルスやインフルエンザウイルスなど一部のウイルス粒子に見られる膜状の構造のことで、ウイルスの基本構造を形成するウイルスゲノムやカプシドタンパク質(ウイルスゲノムを取り囲むタンパク質の殻)を覆っている、ウイルス粒子の最も外側に位置している構造物です。

エンベロープはその大部分が脂質から成っており、エタノールや有機溶媒などで処理すると容易に破壊することができるため、一般にエンベロープを持つウイルスは、消毒用アルコールでの不活性化が、エンベロープを持たないウイルスに比べると容易なのだそうです。

原理的には、インフルエンザウイルス(ヒト、トリ、豚)以外にも、パラインフルエンザウイルス、肝炎ウイルス、はしかウイルス、ヘルペスウイルス、ムンプスウイルス、狂犬病ウイルスにも有効と考えられます。

また本剤は、坂口教授が最近入手した新型インフルエンザウイルスに対しての有効性も確認し、現在も実験を継続中です。

※その後の研究により、非エンベロープのノロウィルスにも、アデノウィルスにも効果があることがわかりました。(H24.11.30追記)

新型インフルエンザウイルスに感染して死滅した細胞
濃く染まって見える粒状のものが、新型インフルエンザウイルスに感染して死滅した細胞
0.06%の固定化消毒薬で保護されている細胞
0.06%の固定化消毒薬で保護されている細胞

 

 

インフルエンザについて復習

インフルエンザウイルスには、A型、B型、C型の3つの型があります。人間の世界ではA型とB型が流行を起こしています。今回話題となっている新型(豚)インフルエンザもA型です。インフルエンザウイルスの表面にある糖タンパク質の突起物が、トリやブタやヒトの細胞(受容体)にくっついて感染していくのだとか。

A型にはヘマグルチンがH1からH16までの16種類、ノイラミターゼがN1からN9までの9種類あり、これらの組み合わせでインフルエンザの種類が決まるそうで、新聞紙上などで見聞きする「H1N1」というのは、インフルエンザウイルスの種類を表しているそうです。理論的に考えられる144種類のインフルエンザウイルスの中で、人で流行しているのはほんの数種類で、ほとんどが未体験(免疫力がない)のウイルスなのだそうです。

当初、豚インフルエンザH1N1型を起源として発現と報告されていたことから「豚インフルエンザ」と呼ばれていましたが、WHOは2009年4月に「インフルエンザA(H1N1)2009」と呼称変更することを発表しました。今年、人間の世界に新たに流行したことから、一般的に「新型」インフルエンザとも呼ばれ、免疫力のないヒトが感染すると致死性の重症肺炎を起こす可能性があるため、恐れられています。



早期の実用化に向けて

この固定化消毒剤は、ガラスや金属にも固定しやすく、例えばこの消毒剤で抗菌防止洗剤を作ると、汚れを落とすと同時に、抗菌剤が衣類に固定されます。一般の洗剤と違い、固定化された抗菌剤が雑菌やカビの繁殖も抑えてくれて、洗濯槽もあわせて抗菌防臭してくれるのです。食器洗い機用の洗剤(食洗機も一緒に洗浄・抗菌固定)などにも使えそうです。

樹脂、塩ビ、アクリルなどには固定しにくいのですが、衣類やリネン類にも固定してくれるので布製のソファや椅子の背もたれにも使用できます。マスクやエアコンのフィルターなどの不織布への使用も大丈夫とのこと。


かなりの種類の材質への固定化が可能

樹脂などは固定が困難ですが、かなりの種類の材質への固定化が可能
 

 

二川教授と共同研究を行い、「抗インフルエンザウイルス機能繊維」の量産化技術の開発に取り組んできたクラボウ繊維事業部(本社:大阪府)は10月19日、平成21年11月下旬の販売開始を目指して、繊維素材(衛生繊維製品、衣料品、リビング製品、医療資材)の量産化の開始と、関係会社との連携による不織布やフィルターなどの分野への展開計画を発表しました。この他にも、ビルメンテナンス分野や化学・薬品メーカーなどが独自に早期実用化に向け準備中です。

教授は、本技術が、教育施設や公共交通機関での使用、ホテル・病院清掃関連、リネン関連、クリーニング関連あるいは一般家庭の衣類などへと幅広く展開して、菌やウイルスの拡大リスク軽減に貢献できると大いに期待しているし、そうなればうれしいと言い残して学生と共に実験室に消えて行きました。


 

あとがき 

二川先生は、抗菌剤を固定する役目を果たす固定剤(接着剤の役目)にシラン化合物を選択しました。「どれほど多くの材料を試されたのですか?」と質問する筆者に「実は最初のマッチングで効果があり、驚きました。本当にラッキーでした。こんな時もビギナーズラックって言うんですかね?」と笑う二川先生。でも、何となく合いそうだとの勘が働く背景には、これまでの研究の積み重ねという裏付けがあったはずで、ただのビギナーズラックではなかったことは容易に推察できます。
インフルエンザの集団感染で学級閉鎖や学年閉鎖を余儀なくされている学校現場や、秋の観光シーズンを迎える観光協会からぜひ試したみたいとの要望が先生のもとにたくさん届いているそうですが、すべてに応えることはできないんですと、申し訳なさそうな先生。本学附属東雲小学校への寄贈の現場に出張中で立ち会えなかった先生に、児童たちの写真をお見せして報告したときの嬉しそうな顔が、今も忘れられません。先生!私も商品化が待ち遠しいです。(O)

ご自分の手(小指)で皮膚への固定化を実験
お茶目な先生は、ご自分の手(小指)で皮膚への固定化を実験。入浴したのに、翌日も効果が残っていました。