いつか、病気を治すために薬を飲み、その回復を、魚を覆う滑りやすい粘液層で繁殖する小さな微生物のおかげだと思う日が来るかもしれない。
次世代の抗生物質を見つけることは、極めて重要だ。現在の抗生物質に耐性を持つ細菌感染症の発生率は上昇し続けている。世界保健機関（WHO）は、この問題が今後さらに深刻化すると警告しており、最近の研究では、2050年までに薬剤耐性感染症はがんより多くの人々に影響を及ぼすと予測されている。
では、新しい抗生物質はどうやって見つけるのだろうか。
意外かもしれないが、現在使われている抗感染症薬の70％超は、天然に存在する化学物質に由来する。植物や微生物は多種多様で複雑な化学物質を生み出し、その一部には抗生物質や抗ウイルス作用があり、細胞に毒性を示すものさえある。例えば、アモキシシリンは最もよく処方される抗生物質の一つで、ある化学物質を単離したペニシリウムカビから得られる誘導体だ。
これまで、新たな抗感染症薬の特定を目指す取り組みの多くは、土壌微生物に注目してきたが、微生物は私たちの周囲の至る所にいる。実際、私たちの表面にも、体内にも存在する。人間を含む動物は、皮膚や消化器系の中に多様な微生物群を宿している。
こうした微生物が宿主生物と有益にも有害にも相互作用するという見方が広まりつつある。消化を助け、病原体による感染を抑える一方で、ある種の病気に関与することもある。また、こうした微生物は新たな抗生物質の供給源にもなりうる。例えば、研究者たちは最近、人間の鼻の中で見つかった細菌から新しい抗生物質を特定した。
私の研究室では、 オレゴン州立大学動物に関連する微生物から次世代の抗生物質を見つける研究を続けている。現在は、脊椎動物の中で最も多様なグループである海水魚と淡水魚に焦点を当てている。これまでに3万3,000種を超える魚類が確認されており、その数は地球上の他のすべての脊椎動物を合わせた数を上回る。こうした動物は過酷な環境に暮らすことが多く、感染への抵抗を助ける微生物を宿している可能性が高い。
私たちは、海洋生物学者のミスティ・ペイグ＝トラン カリフォルニア州立大学フラトン校と協力し、太平洋に生息するさまざまな魚種から粘液のサンプルを採取している。数回のトロール漁で、彼女のチームは沿岸魚と深海魚を捕獲し、合計で約17種を集めることができた。例えば、沿岸水域からピンクパーチを数匹、より深い海域から中層性のゲンゲ類を持ち帰った。
魚を覆うぬめりのある粘液は、保護層として働く。魚が水中を移動する際、さまざまな細菌、真菌、ウイルスなどに接触することがあるが、粘液が物理的な障壁となる。研究者たちは、魚のマイクロバイオームが生み出す化学成分もあり、感染を防ぐのに役立っていると考えている。
共同研究者たちと私は、魚から分離できる興味深い細菌を探していた。細菌抽出物の生理活性を調べ、それを私たち自身の用途に活用できないかと考えた。
現在、私たちは細菌の分類学、つまり互いにどのような関係にあり、生命の系統樹上でどう分類すべきかを調べている。どの種なのだろうか。学部研究者のモリー・オースティンと化学専攻の大学院生ペイジ・マンデラレは、魚の粘液スワブから47種類の細菌株を分離した。それらを培養し、産生された化学物質を抽出したうえで、一般的なヒト病原体の増殖を抑えるかどうかを検査した。
興味深いことに、複数の細菌抽出物に強い抗菌活性があり、そのうち15の抽出物は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌を強く抑制することが分かった。MRSAは薬剤耐性を持つヒト病原体で、人間に治療が難しい感染症を数多く引き起こしている。
最も強力な抽出物の一つをさらに検査・分析したところ、微生物がフェナジンと呼ばれる特定の複素環式芳香族化合物の複数の類縁体を産生しており、これらに抗生物質としての活性があることが分かった。この結果を受けて、抽出物中の化合物ががん細胞にも作用するかを検査した。その結果、この魚由来のシュードモナス属細菌は、沿岸のピンクパーチから分離されたもので、ヒトの結腸がん細胞の増殖を抑制する代謝産物も産生していることが分かった。
この研究は、私の研究室や他の研究室でも現在進行中であり、活性化合物が有効な医薬品となるかどうかは多くの要因に左右される。それでも、これらの結果は、魚に関連する微生物が多種多様で複雑な化学物質を幅広く産生し、医薬品の発見に向けた研究にとって優れた供給源となることを示唆している。
