腸や皮膚には、健康を保つうえで欠かせない微生物、つまり真菌、細菌、ウイルスが生息しているという話はご存じかもしれません。では、目にも独自の多様な微生物が存在することをご存じでしょうか。これらを総称して眼のマイクロバイオームと呼びます。こうした微生物のバランスが崩れると、つまり特定の種類が多すぎたり少なすぎたりすると、眼疾患が生じることがあります。
最近の研究で、細菌が眼の表面に生息し、防御免疫を刺激することが示され、科学者たちは、ドライアイ疾患、ドライアイ疾患、シェーグレン症候群、角膜瘢痕など、さまざまな眼疾患に対する革新的な治療法の開発に活用できる微生物の要因を明らかにし始めています。いつか、細菌を改変して人間の眼疾患を治療できるようになるかもしれません。
私は免疫学者で、眼がどのように感染を防ぐかを研究しています。人間の目は二つしかないため、この分野に関心を持ちました。細菌が免疫に及ぼす影響を理解することが、眼の感染症による受診を最大100万件回避し、米国だけで年間1億7,400万米ドルを節約する鍵になるかもしれません。
眼のマイクロバイオーム
マイクロバイオームについて話すとき、科学者の多くが通常、腸を思い浮かべるのも当然です。研究者は、結腸1本に10兆個を超える細菌が生息していると考えています。一方で、皮膚など、ほかの部位にマイクロバイオームが及ぼす影響にも注目が集まっています。また、細菌が非常に少ない肺、皮膚、肺、膣や目なども対象です。
過去10年間、マイクロバイオームが眼の健康に果たす役割については議論が続いていました。科学者たちは、健康な目には組織化されたマイクロバイオームは存在しないと考えていました。空気や手、まぶたの縁に由来する細菌が目に存在することは研究で示されていましたが、こうした微生物は絶えず流れる涙によって殺されたり洗い流されたりするだけだと考える人が多かったのです。
ごく最近になって、科学者たちは、目にも確かに「コア」マイクロバイオームが存在し、その構成は年齢、地理的地域、民族、コンタクトレンズの装用、疾患の状態に左右されるようだと結論づけました。この「コア」は、4属の細菌、すなわちブドウ球菌属、ジフテロイド属、プロピオニバクテリウム属、レンサ球菌属に限られます。これらの細菌に加えて、トルク・テノ・ウイルスもコアマイクロバイオームの一員とみなされています。一部の眼内疾患との関連が指摘されているこのウイルスは、健康な人の65%で眼の表面に存在します。
このことは、抗生物質を処方する際、医師はマイクロバイオームにとってのリスクと利益をもっと慎重に考えるべきであることを示しています。抗生物質によって、目に有益な細菌まで死滅する可能性があります。
米国の患者34万人超を対象に、10年以上にわたって行われた最近の研究で、著者らは、急性結膜炎の症例の60%に抗生物質が使われていた（結膜炎、いわゆる「ピンクアイ」）。しかし、ピンクアイの主な原因はウイルス感染であり、抗生物質では治療できません。さらに驚くべきことに、細菌が原因の症例でさえ、多くは治療をしなくても7～10日で治ります。抗生物質の過剰使用や不適切な使用がマイクロバイオームを乱し、感染症、感染症、自己免疫疾患、さらにはがんにつながる可能性があることは、よく知られています。
眼に定着する微生物の発見
過去10年で、眼のマイクロバイオームと疾患を調べる研究が急増しました。膨大なデータが生み出されましたが、そのほとんどは相関を示すものです。つまり、特定の細菌が、シェーグレン症候群や細菌性角膜炎などの特定の疾患と関連づけられているということです。しかし、これらの細菌が疾患を引き起こしているかどうかは、まだ分かっていません。
私が米国国立眼研究所に在籍していたとき、眼の表面にいる細菌が免疫反応を刺激し、失明を引き起こす病原体、たとえば細菌の緑膿菌から目を守れるかどうかを、マウスを使って調べました。
2016年、眼免疫学者のレイチェル・カスピ氏（米国国立眼研究所）と私は、防御作用を持つ細菌が目の近く、または目の上に生息しているという仮説を立てました。実際に、私たちは定着している細菌、Corynebacterium mastitidis（C. mast）を発見しました。この細菌は免疫細胞を刺激し、涙の中に有害な微生物を殺す抗菌因子を産生・放出させます。
一連の実験を通じて、カスピ研究室は、因果関係を初めて示すことができました。つまり、C. mastと防御免疫反応との因果関係です。C. mastが眼の表面に存在すると、マウスは失明を引き起こすことで知られる2種類の細菌、Candida albicansと緑膿菌に対する抵抗力が高まりました。
現在、私の研究室では、このC. mastと眼の免疫との関係を活用し、感染症を予防する新たな治療法を開発するとともに、ドライアイ疾患のように、より多くの人に影響する疾患も治療できないか検討しています。
眼の健康を改善するための微生物の改変
こうした治療法の開発に向けた第一歩は、細菌がどのように目に定着するかを解明することです。そのため、私の研究室は、ピッツバーグ大学のキャンベル研究室と共同研究を行っています。同研究室は、国内有数のヒト眼由来細菌コレクションを保有しています。マウスを用いた独自の実験系と高度な遺伝子解析を組み合わせることで、この微生物ライブラリーを活用し、微生物が眼の表面に定着するために必要な特定の要因を明らかにし始めています。
次に、UPMC眼科センターの眼科医や検眼医とともに、健康な患者と疾患のある患者の目に見られる免疫の特徴を分析し始めています。この技術を新たな診断ツールとして活用し、広域抗生物質ですぐに感染症を治療するのではなく、疾患を引き起こしている微生物を標的にできればと考えています。広域抗生物質は、有益な微生物まで殺してしまうからです。
最後に、より大きな目標の一つとして、眼に定着する細菌を遺伝子改変し、眼の表面に長期的に物質を届ける運搬体として利用することを目指しています。腸では、遺伝子改変細菌が大腸炎などの疾患を軽減することが示されています。
私たちは、この新しい「プロバイオティクス（prob-eye-otic）」療法によって、免疫を調節する因子を分泌させ、ドライアイ疾患などの症状を抑えられると期待しています。この疾患は、米国で年間およそ400万人が患っています。
この発展途上の分野では、医師が疾患と闘うために眼のマイクロバイオームを操作できるようになるまで、まだ多くのことを学ぶ必要があります。しかし、いつかは、乾いた目に点眼薬を差すだけでなく、細菌を含む溶液を点眼し、その細菌に目で定着して、体に不足している潤滑物質などの因子を分泌させることができるかもしれません。今後の進展にご注目ください。
