スカッと痛快！ 打倒「バイオフィルム」に燃えた研究員の挑戦
「口腔装着物の洗浄」の常識を変える（前編）

現代はどの世代の人でも、口腔装着物の着用はめずらしくない時代だ。入れ歯などの義歯だけでなく、ワイヤーや透明で見えにくいリテーナー（矯正治療後に使用する保定装置）など歯列矯正用の装着物、歯ぎしりとかや食いしばりを防ぐナイトガード、スポーツ用のマウスガードなど、さまざまな種類がある。子どもから大人まで、使用者にとってはどれも生活を豊かにするために欠かせないアイテムだ。

そこで、日々の口腔装着物のケアも必要となってくる。臭いやぬめりという不快感を軽減するために、清潔・衛生を保つことももちろんだが、健康リスクの軽減という意味でも口腔装着物の洗浄は重要だ。装着物にバイオフィルムが残っていると、隣接する歯の虫歯や歯茎の炎症などを招く可能性もある。

そもそも口腔環境が健常な人でも、口の中には虫歯の原因菌だけでなく、歯周病に関与する菌、口臭の原因となる菌など、さまざまな菌が生息している。さらに、歯の表面と口腔装着物の表面では主にどんな菌が存在するのかに違いがあることも知られている（※1）。

例えば、義歯の表面で成熟したバイオフィルムで見られる真菌のカンジダ属（細菌ではなくカビの仲間）は、気道内に侵入すると誤嚥性肺炎を引き起こす可能性がある（※2）。私たちの免疫機能が低下し、抵抗力が落ちたときに日和見感染を起こすもので、特に高齢者にとっては健康リスクとなる。高齢者ほど装着物の使用率も高いことを踏まえると、やはり軽視できない課題である。

「適切に口腔内の衛生を保つことができれば、入院している高齢者や介護施設の住人でも肺炎や気道内の感染のリスクを6.6～11.7%下げられるという報告もあります（※２）。だからこそ、菌の住処となるバイオフィルムを日々、きちんと取り除いていくことが大切なのですが、口腔装着物をつけたまま、歯磨きをするわけにもいきません。そこで口腔装着物に最適な新たな洗浄技術の開発を目指しました」と半田さん。

冒頭で述べたように、虫歯や歯周病の原因として知られる歯垢（プラーク）も、歯に付着した菌が繁殖したかたまりで、これもバイオフィルムの一つだ。でも、それに対して私たちには、歯磨き粉とブラッシングで洗い落とすという術がある。では、口腔装着物に対して有効な手段はなにか。

「これまでもブラシ等による除去や漬け置き型の洗浄剤はありましたが、お客様へのヒアリングなどから『なるべく手間を掛けたくないが、しっかり洗浄はしたい』といった声や『洗浄中の装着物を人目に晒したくない』といった声がありました。こうしたニーズに対し、新たな解決策を模索する中で、時間や手間のかからない習慣化しやすい方法でなければならない、ということが第一にありました。そこで、ブラッシングなどの物理力も不要で、誰でも簡単に実践でき、かつ、歯磨きをしている間に済ませられる『短時間の放置洗浄』というコンセプトに至りました」と半田さんは語る。

「彼を知り己を知れば百戦殆からず」。これまでも花王研究員のさまざまな〝難敵〟へのアプローチを紹介してきたが、必ずと言っていいほど共通しているのは、徹底的に敵について調べ上げた入念なリサーチがまず行われることだ。そこから新たな本質が発見され、〝敵の知られざる姿〟が明らかになることも珍しくない。

今回の難敵、口腔内のバイオフィルムに基盤研究の段階から挑んできたパーソナルヘルスケア研究所の園井厚憲さんは「バイオフィルムというものは、小宇宙（ミクロコスモス）と呼ばれるほど菌が複雑な生態系を構築し、そして複雑な構造をした汚れなのです」と言う。

バイオフィルムは菌そのもの（複数の種類であることが多い）と、菌が外に出している細胞外物質で形成されている。細胞外物質にも、多糖、タンパク質、DNA、さらに脂質や無機イオンなど、多種多様な物質が含まれている(※３)。そのうえ、この複雑な空間の中では「菌同士の助け合い」が行われていると園井さんは続ける。

「菌にとってはオアシスのような生活空間です。バイオフィルムがバリアとなって薬剤はその中へ届きにくくなりますし、菌同士で栄養分をやり取りしたりもしています」

なんとしたたかな生存戦略だろう。いったい、菌たちは私たちの知らぬ間にどうやってそんな根城を築いているのだろうか。園井さんは次のように話す。

「まず、菌は唾液中にあるタンパク質を足場にすることが知られています。唾液中には、食べかすに由来するもの、菌が出しているもの、そして人体から分泌されるタンパク質があります。歯や義歯などの表面にタンパク質の足場ができると、そこに菌が付着して、その場に留まりながら、先ほど申し上げた、さまざまな細胞外物質を分泌しながら増殖しはじめます。付着したバイオフィルムは成熟することで、菌にとって好都合な環境を作り上げていくのです（※1）」

バイオフィルムの組成や形成メカニズムからすれば、まずタンパク質をターゲットにしようということになる。タンパク質の構造を壊す代表的な変性剤と言えば、生化学の実験ではおなじみのSDS（Sodium dodecylsulfate; ドデシル硫酸ナトリウム）という界面活性剤がある。

半田さんたちは、まずこのSDSを試してみた。しかし「ゲル化したバイオフィルムはタンパク質の洗浄力としては最強レベルの界面活性剤であるSDSでも分解が難しく、短時間での除去はできませんでした。他にもさまざまな界面活性剤を試してみましたが、なかなか短時間で、外力をかけずに分解するのは難しいということが分かってきました」と振り返る。やはりバイオフィルムは、かなりしぶとい相手だ。だが、ここで半田さんたちの中であるアイデアが閃く。

「ここまで壊れないのであれば、もはや、そのまま剥してしまえばいいと思ったのです。つまり、バイオフィルムの基板となっている装着物の表面と、バイオフィルムの間の境界（界面）に集中的に作用させればよいと考えました」

たしかに「丸ごと剥がす」ことができたら、なんて爽快だろう！でも具体的にどんな薬剤なら、丸剥がしが可能となるのか。半田さんの作戦はこうだ。

「剥離させるには、汚れ（バイオフィルム）と基板の間に水を侵入させること、つまり両面を濡らすことが重要です。そのために汚れと基板の両方の表面に対して同時に親和性が高いという観点で、もう一度初めから界面活性剤を探し直すこととしました」

結論を言ってしまうと、この発想の転換は見事に功を奏した。だが、放置時間「5分」の短時間洗浄は、一つの特効薬だけで叶えられたわけではなかった。半田さんはなぜそこまで5分以内の洗浄時間にこだわったのか。そして、どのように「5分の壁」を突破することができたのか。

後編では、菌たちが構築するミクロの世界を捉えた解析結果をヒントに、新技術の核となる物質にたどり着くまでの道のりを紹介する。

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