微生物の守護者: 微生物を極端な環境から保護する新手法による安定化

TokyoMITの研究者たちは、過酷な環境に耐えられるマイクロブを作る方法を発見しました。彼らは、FDAに承認された安全な添加剤と細菌を混ぜ合わせます。この混合物は酵母や細菌など様々な微生物を安定化させます。研究者たちは、この混合物が高温、放射線、そして通常は微生物を損傷する工業プロセスに耐え得ることを示しました。

科学者たちはこれらの微生物を国際宇宙ステーションへ送り出しました。現在、それらの微生物が旅を無事に乗り越えたかどうかを確認しています。

彼らは主に特定の種類の微生物を研究していました。

• 大腸菌 Nissle 1917: 旅行者の下痢を治療するためのプロバイオティクス。
• エンシファー メリロティ: 土壌中の窒素を固定することで植物の成長を助ける細菌。
• ラクトバチルス プランタルム: 食品を発酵させるために利用される細菌。
• サッカロマイセス ブラルディ: プロバイオティクスとして使用される酵母。

チームは、凍結乾燥を用いて粉末状にするとき、微生物が生存できる物質を見つけることに取り組んでいました。通常、この微生物を錠剤やピルに変えることは、有害な有機溶媒を含むため不可能です。MITのチームは、安全な約100種類の材料と細菌を混ぜ合わせて、どの材料が微生物を常温で30日間生き続けさせることができるかを調べる方法を開発しました。

研究者たちは、糖類とペプチドが最も効果的であることを発見しました。彼らはプロバイオティクスのE. coli Nissle 1917についてさらにテストを行いました。カフェインまたは酵母エキスをメリビオースという糖と組み合わせることにより、彼らは「フォーミュレーションD」と呼ばれる安定した混合物を作り出しました。この混合物では、37度の条件で6か月間保存した後でも10%以上の微生物が生存しました。これに対し、市販されているバージョンは同じ条件下でわずか11日しか持ちませんでした。

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フォーミュレーションDは、1,000グレイもの高レベルな電離放射線に耐えることができました。参考として、地球上の放射線量は1日あたり約15マイクログレイ、宇宙空間では約200マイクログレイです。

研究者たちは、添加物がどのようにして細菌を保護するのか確証を持っていません。彼らは、これらの成分が細菌が再水和するときに、その細胞膜を安定させる役割を果たすのではないかと考えています。

その研究チームは、過酷な環境にさらされた後でもこれらの頑強な微生物が正常に働くかどうかを確認しました。Ensifer melilotiは、50度の高温に耐えた後でも植物の根に有益な根粒を形成し、窒素をアンモニアに変換することが可能でした。また、「E. coli Nissle 1917」のバージョンは、低・中所得国で致命的な下痢を引き起こす細菌であるShigella flexneriの増殖を抑えることができました。

昨年、科学者たちは強い生命力を持つ微生物をISSに送りました。これらの微生物は最近地球に戻ってきました。現在、チームはISS内部に保管されていたサンプル、外部に付けられていたサンプル、および地球上で保管されていた対照サンプルを比較しています。

NASAの宇宙健康翻訳研究所、スペースセンターヒューストン、MITの機械工学部、および国防高等研究計画局の711ヒューマンパフォーマンスウィングは、この研究に資金提供をしました。この論文は、Johanna L'Heureux、Emily Kolaya、Gary Liu、Kyle Martin、Husna Ellis、Alfred Dao、Margaret Yang、Zachary Villaverde、Afeefah Khazi-Syed、Qinhao Cao、Niora Fabian、Joshua Jenkins、Nina Fitzgerald、Christina Karavasili、Benjamin Muller、そしてJames Byrneによって執筆されました。