抗生物質に耐性を持つ細菌の増加は、 懸念を高めており 、医療を20世紀初頭の水準に逆戻りさせる恐れがある。細菌は進化し、自らを守る方法を身につけるため、薬剤耐性が生じるのは避けられなかった。しかし、新たな種類の抗生物質が見つかっていないことから、私たちは今、懸念している。
今や、少しは心配を減らせるかもしれない。研究者らはテイクソバクチンと呼ばれる新薬を発見した。これは、新たな種類の抗生物質の登場を告げるものだ。さらに、この新しい抗生物質に対して、感受性の高い細菌でさえ容易には耐性を獲得しない可能性があることを示した。
この薬の発見に加え、研究成果が掲載された Nature は、別の理由でも注目に値する。研究者らが開発した技術は、多くの新しい種類の抗生物質の発見を予告するものとなり得る。
iChipの仕組み
ひとすくいの土の中には、数百万もの細菌や真菌がいる。種類も数千に及び、互いに闘いながら生き延びている。これが分かっているのは、過去1世紀にわたり、新たに発見された抗生物質のいくつかが、自らの命を守るためにそれらを作り出す 細菌や真菌から 分離されてきたからだ。
しかし問題は、土壌（または海水）中の微生物のうち、実験室の条件下で確実に培養できるのは約1%にすぎないことだ。そのため、これまで残る99%を研究できず、そこには私たちの知らない抗生物質を作り出す微生物がいるはずだ。
ボストンのノースイースタン大学のキム・ルイスとスラヴァ・エプスタインらは、この問題の解決に取り組んできた。10年以上にわたる研究を経て、iChip技術による解決策を見いだした。
機能させるため、土壌サンプルを希釈してから、数百個の小さな穴で構成されたiChipに注ぐ。希釈によって、各穴に捕捉される微生物が1つだけになることが期待される。
iChip技術の実例。Losee L. Lingほか / Nature
次にiChipの両面を膜で覆い、土壌サンプルに戻す。膜には、化学的な栄養分は通す一方で、細菌の移動を阻止できるほど小さな孔がある。つまり、iChipの各穴にいる1個の細菌は、自然環境で得られる栄養分をすべて摂取して増殖できるが、土壌中のほかの細菌に汚染されることはない。
驚くべきことに、この方法によって、細菌のおよそ2つに1つがiChipの細胞内で増殖を始められることが示されている。さらに、iChip内の細菌の4分の3は、実験室の培養液に移して増殖させることができる。従来、実験室で培養できたのは1%だったことを考えれば、大きな進歩だ。
iChipを経ることで、従来は培養できなかった細菌が実験室の培養液で増殖できるようになる理由は明らかでないが、その過程で細菌に生じる突然変異が関係している可能性がある。この段階は重要だ。細菌を実験室の条件下で培養し、産生する抗生物質を研究・分離するという、新薬開発を妨げていた大きな障壁を乗り越える助けとなるかもしれない。
土壌から錠剤へ
ルイスは土壌中の細菌の一部を大規模に培養できたため、それらが作る抗生物質を分離し、新規のものがあるか試験できた。Eleftheria terraeという細菌が最有力の抗生物質候補を産生することが分かり、それがテイクソバクチンとなった。
テイクソバクチンを分析すると、細菌の細胞壁の産生に必要不可欠な前駆体を攻撃することが分かる。細胞壁を攻撃する抗生物質として初めてではないが、ペトリ皿内やマウスでは非常に効果的に作用する。
ただしテイクソバクチンが攻撃するのは、厚い細胞壁を持つ一方で外膜を持たず、ジフテリアや破傷風などの病気を引き起こすグラム陽性菌だけだ。グラム陰性菌は外膜によってさらに保護されており、この抗生物質に感受性がない。そのため、グラム陰性菌による感染症は、薬剤耐性の点で治療がさらに難しいことも多く、別の抗生物質で攻撃する必要がある。
テイクソバクチンが人間に適した薬になる可能性を現時点で見積もるのは難しい。一般に、マウスで効果を示した薬剤候補が臨床試験を通過する可能性は低い。テイクソバクチンが成功しなくても、人間に効くよう化学的に改変できる可能性がある。しかし重要なのは、ルイスの技術が、ほかの新しい種類の抗生物質の発見につながる可能性を秘めていることだ。
科学における最大の進展は、発見そのものではなく、それを可能にする技術の開発であることが多い。したがって、テイクソバクチンは確かに目覚ましい成果だが、土壌中の細菌を実験室で培養する新手法も、ルイスとチームによる同じくらい重要な貢献である。
この記事は、 The Conversationとの協力により掲載されています。掲載は、世界経済フォーラムが見解を支持することを意味しません。
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著者：アンジェリカ・グリュンドリングは、インペリアル・カレッジ・ロンドンの分子微生物学リーダー。
画像：クリスチャン・ラヴァリーが、2011年3月9日、ロンドン北部の保健保護庁でポリメラーゼ連鎖反応（PCR）検査用の溶液を準備している。REUTERS/Suzanne Plunkett.n