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ポルフィリン誘導体を用いた 光殺菌療法の新展開

旭川医科大学 医学部

呼吸器センター

教授 大崎能伸

光が拓く未来の医療

• 癌の治療に用いられていた、安全で効果が高い光線力学療法を抗菌療法に応用した、光線力学抗菌療法を開発する。

• グラム陽性菌、グラム陰性菌、真菌に強い効果をもつ光増感剤を開発する。

• 光増感剤と使用目的の双方に最適の光照射装置を開発する。

• 光線力学的抗菌療法による光殺菌の表在性感染症の治療、脆弱な医療機器

の滅菌、食品の殺菌などへの応用を検討する。

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プロジェクトの概要

１）新規ポルフィリン誘導体の開発 岡山県ポルフィリン研究所と共同研究を行い、生体材料から新規ポルフィリン誘導体の TONS 502とTONS 504を開発した。

２）TONS 502とTONS 504の抗菌作用を増強する添加剤 TONS 502とTONS 504の抗菌作用を高める手段を開発する。

３）光線力学抗菌療法の目的に適した光源を開発する CCS社（京都市）と共同でLED光照射装置のME-PT-DSRD660-0201を開発した。 更に大型の光源を開発している。

4）TONSとLED光源を用いた光線力学的抗菌療法の効果を明らかにする TONS 502とTONS 504およびME-PT-DSRD660-0201を使用して、大腸菌、耐性ブ ドウ球菌（MRSA）、緑膿菌などに対する殺菌作用を検討する。

光感受性薬剤を注射

4-48時間

低エネルギーレーザー

肺癌に対する光線力学療法

レザフィリン フォトフリン

PDレーザー エキシマダイレーザー

我が国でのPDTの適応疾患

肺癌、表在性食道癌、 表在性早期胃癌、子宮頸部初期癌および異形成、加齢黄斑症

世界の動向

進行癌、癌の補助療法、皮膚疾患、感染症

IPA 2001

抗ウイルス・原虫活性 血液の汚染除去

口腔内 感染症

尋常性坐瘡 （にきび）

表在性 感染症 etc・・・

抗菌剤療法に代替・凌駕し得る

細胞

細胞の傷害・壊死 光増感剤投与 取り込み

細胞 細胞

光増感剤の励起 活性酸素の発生

光線照射

腫瘍性疾患 PDT

PACT 抗菌・抗真菌活性

局在性感染症に対する治療法

PACT （photodynamic antimicrobial chemotherapy）とは

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実用化に向けた課題 • 細菌に対して作用のスペクトルが広い薬剤がない。 ➡グラム陽性菌、陰性菌、真菌などに効果を示すポルフィリ ン誘導体を開発した（特許、特開）。 • 有効性な波長を安定して照射できる光源がない。 ➡ポルフィリン誘導体の効果を最大に引き出す660ｎｍの 体表照射用LED光源を開発した。 • 培養細菌を用いた基礎的検討。 ➡グラム陽性菌、陰性菌に対する殺菌効果を確認した。 ➡効果を増強する添加剤を発見した（特願）。 • 感染モデル動物による検討。 ➡研究計画中

NH N

HNN

New Photosensitizers

TONS 504 Positive Charge Porphyrin （ｸﾞﾗﾑ陽性・陰性菌用）

TONS 502 Negative Charge Porphyrin

（ｸﾞﾗﾑ陽性菌用）

MeO OMe

N HN

NNH

OO

HO

O

O

PorP

Mw. 680.8

N HN

NNH

OO

HO

O

O

NH

N

NH

NMe MeI- I-

Mw. 1116.9

660nm LED ﾃﾞｽｸｽﾀﾝﾄﾞﾀｲﾌﾟ

ME-PT-DSRD660-0201 (CCS)

PACT抗菌活性試験の方法

１．各培地に菌 20μL（2.0 X 108/mL）、

薬剤 100μL (各1, 3, 5, 8, 10, 20, 30, 50μg/mLに調整) 加えた後、

各濃度の添加剤 10μL を添加

２．上記全量130μLをコンラージ棒で培地に均等塗布し、

5分間 暗所に放置

３．光源（660nm LED）を距離 5cm に固定して

各時間照射（0分、4分）

４．24時間培養（35℃）

５．24時間後に各培地のコロニー数を計測

TONS 504の効果増強法

• TONS 502、504はグラム陽性菌に有効 • TONS 504はグラム陰性菌に有効 • 50mg/mlが必要だが絶対的ではない • 効果を増強する手立てが必要 • キレート剤に注目した

添加剤 EDTA を用いた場合の E.coli に対する PACT抗菌活性

TONS 504 + 添加 無 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0 J/cm2) + + + + + + +

light 2.5min (10 J/cm2) + + + + + + +

light 4min (15 J/cm2) + + + + + + +

light 5 min (20J/cm2) + + + + + + +

light 8 min (30 J/cm2) + + + + + + +

TONS 504 + 高濃度 EDTA (50mM) 添加 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0J/cm2) + + + + ND + ND

light 2.5min (10J/cm2) + + + - ND - ND

light 4min (15J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 5 min (20J/cm2) + - - - ND - ND

light 8 min (30J/cm2) + - - - ND - ND

TONS 504 + 低濃度 EDTA (4mM) 添加 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0 J/cm2) + + + + + + +

light 2.5min (10J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 4min (15J/cm2) + + + + - - -

light 5 min (20J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 8 min (30J/cm2) + + + + - - -

添加剤 EDTA (4mM)を用いた場合の E.coli に対する PACT抗菌活性

E.c TONS 504 20μg / mL EDTA 添加無 LED (660nm) 15 J / cm2

E.c TONS 504 20μg / mL EDTA 添加有 LED (660nm) 15 J / cm2

TONS 504 + 添加 無 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0 J/cm2) + + + + + + +

light 2.5min (10 J/cm2) + + + + + + +

light 4min (15 J/cm2) + + + + + + -

light 5 min (20J/cm2) + + + + + + +

light 8 min (30 J/cm2) + + + + + + -

TONS 504 + 高濃度 EDTA (50mM) 添加 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0J/cm2) + + + + ND + ND

light 2.5min (10J/cm2) + + + - ND - ND

light 4min (15J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 5 min (20J/cm2) + - - - ND - ND

light 8 min (30J/cm2) + - - - ND - ND

TONS 504 + 低濃度 EDTA (4mM) 添加 + ： 生菌確認、- ： 細菌死滅

TONS 504 conc : μg/mL 0 1 5 10 20 50 100

light 0 min (0 J/cm2) + + + + + + +

light 2.5min (10J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 4min (15J/cm2) + + + + + + -

light 5 min (20J/cm2) ND ND ND ND ND ND ND

light 8 min (30J/cm2) + + + - - - -

添加剤 EDTA を用いた場合の P.aeruginosa に対する PACT抗菌活性

添加剤 EDTA (4mM)を用いた場合の P.aeruginosa に対する PACT抗菌活性

P.a TONS 504 10μg / mL EDTA 添加無 LED (660nm) 30 J / cm2

P.a TONS 504 10μg / mL EDTA 添加有 LED (660nm) 30 J / cm2

TONS 502 ｸﾞﾗﾑ陽性菌用

「皮膚疾患治療剤」 特願 2008‐118187（H20.4.30） 特許 第 5179245 号 (H25.1.18) 「クロリン誘導体」 特願 2010‐238359（H22.10.25) 特開 2012‐92024 (H24.5.17) TONS 504 ｸﾞﾗﾑ陽性・陰性菌用

｢クロリン誘導体」 特願 2010‐23835（H22.10.25) 特開 2012‐92024 (H24.5.17) 「ポルフィリン誘導体の殺菌作用増強方法」 特願 2013‐037671 (H25.2.27)

本技術に関する知的財産権

PACT療法における抗菌作用増強法について

特願2013-037671, 2013.2.27出願

増強剤 EDTA や AA を初めとするキレート剤

添加効果

大腸菌に対して

添加無 薬剤濃度 100μg/mLでも無効

添加有 薬剤濃度 20μg/mL以上で有効（無菌）

緑膿菌に対して

添加無 薬剤濃度 50μg/mL以下で無効

添加有 薬剤濃度 10μg/mL以上で有効（無菌）

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先行技術との違い

• 歯科ではメチレンブルーを用いた歯周病の殺菌療法が保険外診療として行われている。

• メチレンブルーによる光線力学療法は、抗菌スペクトルが狭い。

• メチレンブルーによる光線力学療法は、抗菌作用が弱い。

• 光脱色(photobleaching)の可能性がある。 • ポルフィリン誘導体によるPACTでは上記の欠点が

克服される可能性がある。 • PACTに最適なポルフィリン誘導体がなかった。

Biogel: methylene blue Periowave Ondine Biomedical Inc. Vancouver, BC, Canada

衛生 殺菌、消毒

皮膚科 真菌性（ﾏﾗｾﾁｱ等）外耳炎、褥瘡、

水虫、爪感染、疣、脂漏性湿疹

内科 MRSA、結核、緑膿菌、大腸菌、

ウイルスなど

歯科 歯周病

眼科 角膜潰瘍

PACTの感染症診断と治療に 想定される用途

• 生食する食品の殺菌

• 医療器具の消毒

• 皮膚など体表の消毒

• 皮膚感染症の治療

• 内視鏡を使用した臓器表面の感染症治療と蛍

光観察による感染巣の局在診断

• 腹腔や胸腔に注入したPACT、消化管、気道

PACTの感染症診断と治療に 想定される用途-2

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お問い合わせ先

国立大学法人 旭川医科大学 知的財産センター 尾川直樹 ＴＥＬ 0166－68－2259 ＦＡＸ 0166－66－0025 e-mail sho-kenkyu@asahikawa-

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