抗生物質耐性のP.aeruginosaのバイオフィルムの弱点解明、新たな治療法に貢献

Tokyoデンマーク南部大学の研究者らは、多くの抗生物質に耐性を持つ細菌である緑膿菌の新たな弱点を特定しました。この細菌は土壌や水、病院、老人ホームなどでよく見られます。免疫力が低下した人々に感染するため、非常に危険です。

生化学、分子生物学、臨床微生物学の各学部の研究者たちは、P. aeruginosa がバイオフィルムを形成するのを阻止する方法を発見しました。バイオフィルムは、細菌が抗生物質から身を守るために作る層です。

主な発見は次の通りです：

• 3つの新しい遺伝子が発見され、それらを過剰発現させることでバイオフィルムが減少します。
• このシステムは、全ての分離株でこれまでに配列解析されたP. aeruginosaのコアゲノムの一部です。
• バイオフィルムの減少により、抗生物質が細胞表面をより容易に通過できるようになります。
• 細胞壁のストレスが自然にバイオフィルム減少システムを刺激します。

P. aeruginosaは、自身を守るための重要な方法としてバイオフィルムを利用しています。このバイオフィルムは非常に密集することがあり、その結果、抗生物質が内部の細菌に届かず効果を発揮できなくなることがあります。

クレア・カークパトリック氏は、生化学および分子生物学部の研究リーダーで、バイオフィルムが非常に厚くなると抗生物質が細胞内部に到達できなくなると説明しました。また、将来的には、P. aeruginosaの表面におけるバイオフィルムの成長を抑制する薬を使うことが可能になる可能性についても言及しました。

研究チームはクレア・カークパトリック、マグヌス・Z・オスターゴー、フレミング・D・ニールセン、メッテ・H・マインフェルトで構成されており、彼らはその成果を雑誌『Microbiology Spectrum』に発表しました。

研究者たちは、実験室で培養したP. aeruginosa株の3つの新たに発見された遺伝子を対象に研究を行いました。これらの遺伝子を過剰発現させると、バイオフィルムの形成が大幅に低下しました。このシステムは、遺伝子によって影響されており、細菌のコアゲノムの一部であり、これまでに配列決定されたすべてのP. aeruginosa株で確認されています。

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カークパトリックは説明しました。「このシステムはP. aeruginosaのコアゲノムの一部であり、患者由来の多くのものを含む、すべての検査された株で見つかっています。したがって、このシステムを使用してバイオフィルムを減少させることは、P. aeruginosaの既知のすべての株で効果があると考えられています。」

細菌は困難に直面するとすぐに変化し適応する能力があるため、患者は最初は抗生物質で症状が改善することがありますが、その後耐性を持つようになることもあります。しかし、細菌の主な遺伝物質は変わらないままです。

研究者たちは、特定の遺伝子の活動を活性化することによってバイオフィルムを減少させることができることを発見しました。また、細胞壁がストレスを受けると、このバイオフィルムを減少させるシステムが活性化することにも気づきました。カークパトリックは、細胞壁にストレスを与えることが自然にバイオフィルムを減少させる可能性があり、その結果として抗生物質がより容易に浸透することができると説明しました。

ペニシリン系などの細胞壁をターゲットにする薬は、通常P. aeruginosa感染症の治療には使用されません。しかし、カークパトリックはこれらの薬を現在の治療法に追加することで、バイオフィルムの形成を抑え、既存の抗生物質の効果を高める可能性があると示唆しています。

細菌の細胞壁は人間の細胞壁とは異なるため、治療の良いターゲットとなります。細菌と人間の細胞の間で似た機能もありますが、細菌に特有の機能も存在します。これらの特有な細菌の機能や細胞壁に焦点を当てることで、人間の細胞を損なうことなく感染症と戦うことができます。

最新の研究により、抗生物質に耐性を持つ緑膿菌の対処方法が示唆されています。さらに研究が進めば、この弱点を利用した新しい治療法の開発につながるかもしれません。