人の遺伝子プログラムを変えるのは、思っているより簡単です。分子レベルでDNAを改変する技術が広く使われるようになっていますが、遺伝物質そのものを恒久的に変えることなく、遺伝子のスイッチをオン・オフすることもできます。つまり、環境を変えたり薬を使ったりして、生物の体に送られる遺伝情報に影響を与えられるのです。
この「エピジェネティクス」という分野はすでに、医師が理解する助けとなっており、特定の病気の仕組みや、運動がなぜ大きな効果をもたらすのか、また老化の過程を変えられる可能性についての理解に役立っています。しかし、私たち研究チームは細菌におけるエピジェネティクスの役割を調べようとしています。
私たちは最近、研究しました。抗生物質を使わずに感染を防げる可能性のある、細菌のエピジェネティクスに影響を与える方法です。多くの細菌が既存の抗生物質に耐性を持つようになっていることを考えると、これは病気を治療するための重要な新しい方法につながる可能性があります。
私たちの研究では、細菌の一種であるAcinetobacter baumanniiを調べました。この菌は、病院で感染する病気の主な原因であり、感染者の最大70％が死亡します。A. baumanniiの一部の菌株には抗生物質が効かなくなっており、世界保健機関（WHO）は最近、この菌を細菌性の人の健康に対する最大の脅威と位置づけました。
細菌を殺すのではなく、無害化するいわゆる抗病原性薬はすでに存在します。こうした薬は、薬剤耐性を持つ菌を残さずに体の免疫系が排除できるようにします。細菌のエピジェネティクスに影響を与えて無害化する方法を見つければ、医学に大きく貢献する新たな抗病原性薬の開発につながる可能性があります。
この研究を始めるにあたり、まずヒトのエピジェネティクスに注目しました。エピジェネティクスに影響を与える最も一般的な方法は、遺伝物質に小さな分子タグを付け、関連する遺伝子のスイッチをオンまたはオフにすることです。特に、ヒストンと呼ばれる重要なタンパク質にアセチル基というタグを付けることができます。
ヒストンは、長さ2mのDNA分子を、長さ100マイクロメートルの細胞内にきちんと収める役割を担っています。アセチル基のタグを付けるのは、ヒストンとDNAの相互作用の仕方を変えるために細胞が用いる自然な仕組みです。通常、アセチル基の付加は特定の遺伝子を活性化し、細胞の振る舞いを変化させます。このヒストン修飾の過程に不具合が生じると、がん、心血管疾患、そして多くの神経変性疾患との関連が見られます。
細菌細胞にもHUと呼ばれるヒストンに相当するものがあり、DNAを整理し、細菌の機能全般が働くうえで関与しています。私たちの消化器系にいて食物の分解を助けるものなど、「グラム陽性菌」と呼ばれる細菌は、機能するHUなしでは生きられません。一方、病気を引き起こすことが多い「グラム陰性菌」は、たとえばSalmonella entericaなどが、HUがないと大幅に害が少なくなります。
新薬
私たちの研究では、HUにアセチル基のタグを付けると、DNAとの相互作用の仕方が大きく変わることがわかりました。この修飾はエピジェネティックな変化を引き起こし、細菌の増殖や他の生物への感染の仕方に影響を及ぼす可能性が非常に高いことを意味します。このような変化を細菌のタンパク質に起こす薬を開発できれば、感染を防ぐ新たな方法が得られるかもしれません。
これは現在、医学における非常に重要な課題です。抗生物質耐性菌によって、世界で年間70万人が死亡しているからです。新たな治療法が見つからなければ、年間の死者数は2050年までに1,000万人に達する可能性があります。
特定のエピジェネティックな変化と細菌感染との関連を確認できれば、細菌のエピジェネティクスをこのように変化させ、害を減らす物質を探し始めることができます。同様の方法でヒトのエピジェネティクスを標的とする分子はすでにいくつかあり、前臨床開発段階または臨床試験が進められています。したがって、感染を引き起こす細菌の能力を「オフ」にする薬が登場する日も、そう遠くないかもしれません。
