抗生物質が効かない薬剤耐性菌による感染症が広がり、そして致死性が高まっている。こうしたなか、研究者たちが耐性菌に対抗する新たな方法を生み出すヒントを見つけたようだ。
TEXT BY SARA HARRISON
TRANSLATION BY YUMI MURAMATSU
エンテロコッカスのなかには、非常に有毒で抗生物質への耐性をもつ菌株も存在する。BSIP/GETTY IMAGES
インディアナ州に住む64歳の女性は2004年、人工透析のためにカテーテルを入れる処置を受けた。ところが、処置を受けてからすぐ低血圧に陥った。地元の病院に運ばれて判明したのは、その原因が抗生物質に耐性のある「エンテロコッカス・ファエカリス」という細菌による危険な感染症であることだった。
そしてこのほど、その女性の血液サンプルが長年の謎を解決するうえで役に立った。この致命的な細菌が、最も強力な抗生物質の効力をどのように打ち消しているのかが明らかになったのだ。このメカニズムは、科学者たちが今日の医療で直面する、恐らく最大の苦悩に打ち勝つ新しい方法の発見に貢献するかもしれない。
抗生物質に耐性のある薬剤耐性菌は、細菌を攻撃する薬品に対して免疫力を進化させている。このため薬剤耐性菌に感染すると、治療に適切な選択肢が残されていないこともある。
米疾病予防管理センター（CDC）は、こうした感染症が米国で毎年280万件以上も発症し、35,000人以上が亡くなっていると推定している。世界保健機関（WHO）はこのような感染症の発生を「世界的な危機」と呼び、2050年までに世界中で1,000万人が死亡する恐れがあると警告している。
回復したはずの女性が亡くなった理由
インディアナ州の女性が地元の病院に運ばれたあと、医師たちは女性の血液サンプルを採取してさまざまな抗生物質をテストし、何が効くのかを調べた。すると、その菌株にはすでに抗生物質「ヴァンコマイシン」への耐性があった。この抗生物質は従来、治療の最終手段であると考えられていたものだ。
一方で、「ダプトマイシン」の影響を受けやすいことも判明した。女性の発症から1年前の2003年に米食品医薬品局（FDA）から認証されたばかりの強力な新薬である。ダプトマイシンの処方により、女性は帰宅できるまでに回復した。
ところが2週間後、女性は病院に戻っていた。今度は高熱があった。医療チームが試みた治療は何も効き目がなく、女性は亡くなってしまったのである。
エンテロコッカスは本質的には危険な細菌ではない。ほとんどの人間の腸にみられる常在菌だ。しかし、一部のエンテロコッカスは、「ヴァンコマイシン耐性腸球菌（VRE）」と呼ばれる毒性をもつ型に進化しており、毎年54万人以上の米国人が感染している。
VREは特に病院内で流行する。インディアナ州の女性のように免疫システムが弱まった患者の間で流行ってしまうのだ。抗生物質を服用しており、ほかの健全な腸内細菌をもたない患者も感染しやすい。
抗生物質へのバリアを再編成した“賢い”メカニズム
こうしたなか、このほど「米国科学アカデミー紀要」に掲載された研究論文で、新たな望みがもたらされた。この強力な細菌と新薬の開発者がいかに戦うのか、ヒントが書かれているのだ。
「単細胞生物がいかに賢くなりうるのかを、この論文によって示せればと思っています」と、この論文の筆頭著者で、テキサス大学MDアンダーソンがんセンターとテキサス大学ヒューストン保健科学センター大学院で生物医科学を専攻し、博士課程に在籍するアイーシャ・カーンは語る。
VREは、中央部がくびれてふたつの別々の細胞に分かれることで増殖する。ダプトマイシンはVREのちょうど真ん中で細胞膜に結合することでVREに対抗する。これによりVREの働きのなかでも、とりわけ細胞分裂が妨害されるのだ。
インディアナ州の女性が亡くなったあと、医師たちは採取した血液サンプルを、数週間前に病院を訪れた際に採取したサンプルと比較した。すると、ダプトマイシンに耐性のあるこの菌株が、細胞を再編成する新たなメカニズムをもっていることがわかった。ダプトマイシンはもはや菌の細胞膜と結合できず、細胞分裂を阻止できなかったのだ。「菌の細胞は文字通り、抗生物質に対するバリアを改造し、再編成しています。本当に賢いメカニズムです」とカーンは話す。
細胞が備える「警報システム」の役割
この細胞はどういうわけか、いつ細胞膜を再編成すればダプトマイシンに対抗できるのかを知っていた──。カーンと研究室の仲間たちは困惑した。カーンは、これらの薬剤耐性菌の細胞膜と細胞外の両方にたんぱく質「LiaX」が多く含まれていることに気づき、LiaXに照準を定めて研究を進めた。
カーンらの研究チームが注目したLiaXは、細胞の警報システムだ。このたんぱく質はダプトマイシンと結びつき、細胞膜を再編成するには適切なタイミングであるという信号を細胞に送り返す。同じメカニズムが人間の免疫システムをVREが撃退する際にも役立っているのだ。そして致死性が高いというVREの性質に寄与しているのかもしれない。
テキサス大学ダラス校で薬剤耐性を研究する生物学者ケリー・パーマーは、次のように説明する。「この研究の前から、LiaXがダプトマイシン耐性に関与している可能性が高いことはわかっていました。今回の研究は、それがどのような役割なのかを説明するうえで非常に役立ちます。ダプトマイシン耐性が分子レベルでどのように機能するのか理解することは、非常に重要です。これによって耐性菌に打ち勝つ戦略を立てることができるのです」
対等に戦うチャンスを人類にもたらすか
カーンは今回の発見が、新たな治療法につながることを期待している。既存の治療をさらに効果的にする方法だ。例えば、LiaXと細胞間の信号伝達を妨害する薬は細菌を死滅させないが、細胞膜をいつ再編成すべきか細胞が知るのを妨げることで、ダプトマイシンの効果が出やすくなる。
フロリダ大学で薬剤耐性菌を研究する生物学者で、今回の研究には参加していないホセ・レーモスは、標的とすべき対象が新たに判明した点において、この研究は非常に大きな進歩であると語る。一方でレーモスは、これを新たな治療法に落とし込むまでにどのくらい時間が必要になるのか予想できないとも指摘する。「LiaXを標的とする薬など、いまのところ何もありません。開発に必要な期間は1週間かもしれないですし、10年かもしれません」
インディアナ州の女性が亡くなってから何年も経つというのに、彼女を死に至らしめた細菌感染の治療方法はいまだに見つかっていない。だが、こうした細菌のメカニズムを理解することは耐性菌の進化のスピードを遅らせ、対等に戦うチャンスを人類にもたらす新たな治療法の開発に役立つかもしれないと、カーンは話している。
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February 11, 2020 at 09:00AM
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