はじめに
バイオフィルムは微生物が作り出す細胞外の高分子物質のマトリックスの中の建築コロニーである。 バイオフィルムは、互いに、および静的な表面（生体または非生体）に付着している微生物細胞を含んでいます。 細菌性バイオフィルムは通常、病原性を持ち、病院感染を引き起こす可能性がある。 米国国立衛生研究所 (NIH) は、すべての微生物感染と慢性感染のうち、それぞれ65%と80%がバイオフィルム形成と関連していることを明らかにしました。
画像はバイオフィルムのコロニーを示す。
微生物の生活に関するよくある誤解は、細菌が「浮遊性状態」の個々の生物として存在するということです。 しかし、微生物はさまざまな表面に自然に集積し、そこで無柄で定住性のコミュニティを形成することが分かっています。 このような表面には、コンタクトレンズなどの生体材料、インプラントや尿道カテーテルなどの医療器具が含まれます。 インプラントや人工医療機器に細菌が付着して感染症を引き起こすと、機器の故障や慢性感染症、高い死亡率や罹患率につながり、生命を脅かす可能性があります
バイオフィルムに関連する感染症
すべての細菌感染の約 65% は、細菌バイオフィルムに関連していると推定されています。 これには、機器に関連する感染と機器に関連しない感染の両方が含まれる。 例えば、
- 機器関連感染（人工関節置換術の2%、心臓弁の4%、心室シャントの10%が機器関連感染に影響。 心室補助装置では40％）
- 先天性弁膜症
- 中心静脈カテーテル
- 尿路感染症
- 蜂巣炎
- 歯周炎 骨髄炎
- 嚢胞性線維症感染症
- COPD（慢性閉塞性肺疾患）感染症
- 中耳炎
- 鼻腔炎
- 非感染性慢性創傷
- 髄膜炎,
- 院内肺炎
- クロストリジウム・ディフィシル感染症 CDI
- 腎臓感染症
現在の治療アプローチ
患者において、バイオフィルムは宿主の内因性防御に対して抵抗性を持つ。 感染症を引き起こすバイオフィルムは進行性であり、場合によっては慢性的な問題となることもあります。 抗菌療法と組織のデブリードメントを併用して治療します。 インプラント関連感染の場合は、感染の程度に応じて大量の抗生物質を投与し、症状が続くようであれば、外科的置換術を行う必要があります。
逆に、臨床的にバイオフィルムの治療に使われる大量の抗生物質は、抗生物質耐性菌の発生を助長することにもなっている。 また、バイオフィルム内の一部の細菌は「パーシスター細胞」と呼ばれ、抗生物質耐性を示す休眠型であり、治療が中止されると活性化することが分かっている
感染制御
今後の展開
疾患におけるバイオフィルムの分布の広さと多くの抗菌治療に強いことから、バイオフィルム研究はより注目を集めています。 抗菌薬耐性の向上により、現在の研究の焦点は、細胞死や休眠を引き起こす細菌の増殖・分裂を標的としたものから、新しいアプローチへと移行している。
以下の4つの動画（計約10分）では、これらの新しいアプローチの一部を紹介しているので、ご覧いただきたい。
- 1.0 1.1 Jamal M、Ahmad W、Andleeb S、Jalil F、Imran M、Nawaz MA、Hussain T、Ali M、Rafiq M、Kamil MA. 細菌バイオフィルムと関連する感染症。 中国医学協会のジャーナル。 2018 Jan 1;81(1):7-11. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1726490117302587 (last accessed 7.10.2019)
- British Society for Immunology Biofilms and their role in pathogenesis Available from: https://www.immunology.org/public-information/bitesized-immunology/pathogens-and-disease/biofilms-and-their-role-in (last accessed 7.10.19)
- 3.0 3.1 Khatoon Z, McTiernan CD, Suuronen EJ, Mah TF, Alarcon EI. このような状況下において、「医療機器におけるバイオフィルムの形成とその治療・予防のためのアプローチ」（以下、「医療機器におけるバイオフィルムの形成とその治療・予防のためのアプローチ」という。 Heliyon. 2018 Dec 1;4(12):e01067. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6312881/ (last accessed 7.10.19)
- biofilm What Are Bacterial Biofilms? A Six Minute Montage Available from: https://www.youtube.com/watch?v=lpI4WCM_9pM (last accessed 7.10.19)
- NIH Metabolomics of Bacterial Biofilm Available from: https://www.youtube.com/watch?v=0DSA_8t4-UA&feature=youtu.be (last accessed 8.10.2019)
- UTSWmed Breakthrough discovery to treat prosthetic joint infections Available from: https://www.youtube.com/watch?v=2LDNrZldtAU&app=desktop (last accessed 8.10. 8.10.)2019）
- MicroGen DX Javad Parvizi, MD on Biofilm Infections and Next-Gen Sequencing Available from: https://www.youtube.com/watch?v=8X5SIVbsoao (last accessed 8.10.2019)
- Vomaris Innovations Wound Biofilm Formation and Disruption by Electric Field Available from: https://www.youtube.com/watch?v=xO9LkAAdooU&app=desktop (last accessed 8.10.2019)