途上国の子どもたちは、衛生状態が悪く清潔な水が限られた環境に日常的に接触することで、抗菌薬耐性の感染症にかかっている。
つまり、子どもたちが病気になった場合、50%を超えるの確率で抗菌薬による治療が効かない状況にある。
WASHと呼ばれる取り組みは、抗菌薬耐性菌の拡散を抑えるうえで極めて重要である。
また、各国が下水処理を強化し、衛生状態を改善し、十分なインフラを整備するための取り組みを一層進めることも不可欠である。
インドやバングラデシュの貧困状態にある2歳の子どもが、一般的な細菌感染症にかかった場合、抗菌薬による治療が効かない確率は50%を超える。この子どもは、一度も使用したことのない薬剤に対してさえ耐性を持つ感染症にかかっている。なぜだろうか。
残念ながら、この子どもは清潔な水が限られ、廃棄物管理も不十分な地域で暮らしており、そのため糞便に頻繁に接触している。その結果、治療困難なスーパーバグを含む、何百万もの耐性遺伝子と細菌に日常的にさらされている。このような悲惨な状況は、特に汚染が蔓延し清潔な水が限られた地域では、驚くほど一般的である。
長年、細菌の抗菌薬耐性は、主に臨床現場や獣医療現場における抗菌薬の不適切な使用によって引き起こされると考えられてきた。しかし、特に途上国において、抗菌薬耐性の拡散には環境要因が同等かそれ以上に重要である可能性を示す証拠が増えつつある。
ここでは抗菌薬耐性菌に焦点を当てるが、薬剤耐性は、病原性ウイルス、真菌、原虫などの他の微生物にも見られる（抗微生物薬耐性、すなわちAMRと呼ばれる）。つまり、あらゆる種類の感染症の治療能力は、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）を引き起こすSARS-CoV-2のようなコロナウイルスを含め、耐性によってますます妨げられつつある。
全体として、抗菌薬、抗ウイルス薬、抗真菌薬の使用は明らかに減らす必要があるが、世界の大半の地域では、水・衛生・衛生習慣の改善（WASHと呼ばれる取り組み）も極めて重要である。どこでも清潔な水と安全な食品を確保できれば、人や動物の体内および人と動物の間を含め、環境全体における抗菌薬耐性菌の拡散を減らすことができる。
国連食糧農業機関（FAO）、国際獣疫事務局（OIE）、世界保健機関（WHO）による抗微生物薬耐性（AMR）に関する最近の勧告（デイビッドも関与）が示すように、「スーパーバグ問題」は、抗菌薬の適正使用を進めるだけでは解決できない。水質、衛生、衛生習慣の世界的な改善も必要である。そうしなければ、次のパンデミックはCOVID-19よりも深刻になりかねない。
ストレス下の細菌
耐性の問題を理解するには、基本に立ち返る必要がある。抗菌薬耐性とは何か、そしてなぜそれが生じるのか。
抗菌薬にさらされると細菌はストレスを受け、他の生物と同様に自己防衛を行う。細菌は、多くの場合、環境中の他の細菌から防御遺伝子を共有・獲得することでこれを行う。これにより細菌は迅速に変化し、抗菌薬の作用を阻害するタンパク質やその他の分子を容易に獲得できるようになる。
この遺伝子の共有プロセスは自然なものであり、進化を促す大きな要因の一つである。しかし、より強力で多様な抗菌薬を使用するにつれ、新たなより強力な細菌の防御手段が進化し、ほぼすべての薬剤に耐性を持つ細菌が生じている。その最終的な結果が、治療困難なスーパーバグである。
この記事は「Conversation Insights」の一部である。Insightsチームは、学際的な研究に基づく長文のジャーナリズムを制作している。同チームは、社会的・科学的課題への取り組みを目的としたプロジェクトに関わってきた、多様な背景を持つ研究者と協力している。
抗菌薬耐性は生命の誕生以来存在してきたが、人間による使用によって最近加速している。抗菌薬を服用すると、感染部位の標的細菌の大部分が死滅し、症状が改善する。しかし、抗菌薬はすべての細菌を殺すわけではない。もともと耐性を持つ細菌もいれば、特に消化器官、喉、皮膚において、周囲の微生物から耐性遺伝子を獲得する細菌もいる。そのため、一部の耐性菌は常に生き残り、不十分に処理された糞便を通じて環境へと広がり、耐性菌と耐性遺伝子をより広範に拡散させる。
製薬業界は当初、耐性の増加に対し、新しくより強力な抗菌薬の開発で対応した。しかし細菌は急速に進化するため、新しい抗菌薬でもすぐに効果を失ってしまう。その結果、利益が限られるため、新規抗菌薬の開発はほぼ停止している。一方、既存の抗菌薬に対する耐性は増加し続けており、特に水質や衛生状態の悪い地域に深刻な影響を及ぼしている。
先進国では、人は排便するとその糞便がトイレに流され、最終的に下水道を通じて地域の下水処理場に運ばれるためである。処理場は完璧ではないものの、一般的に耐性レベルを99%を大きく超えて低減し、環境へ放出される耐性を大幅に減らしている。
対照的に、世界の70%以上の地域には、地域の下水処理施設や下水道すら存在しない。そのため、耐性遺伝子と耐性菌を含む糞便の大半は、多くの場合開渠を経由して、地表水や地下水に直接流入している。
つまり、糞便廃棄物の管理が行われていない地域に住む人々は、さまざまな経路で日常的に抗菌薬耐性にさらされている。南アジアに住む私たちの子どものように、抗菌薬を服用したことのない人々でさえ曝露する可能性がある。
糞便を通じた拡散
抗菌薬耐性はどこにでも存在するが、抗菌薬の使用以外の要因も重要であるため、衛生状態の悪い地域で耐性が最も高いのは驚くことではない。例えば、分断された社会インフラ、政治的汚職、中央集権的な医療体制の欠如も重要な役割を果たしている。
「外国の」耐性は地域の問題にすぎないと皮肉的に主張する人もいるかもしれないが、抗菌薬耐性の拡散には国境はない。スーパーバグは汚染によってある地域で発生しても、国際的な移動によって世界的な問題となりうる。デンマークの研究者は、長距離旅客機のトイレにおける抗菌薬耐性遺伝子を比較し、航路によって耐性の保有状況に大きな差があることを明らかにした。これは、耐性が移動によって飛び火的に拡散しうることを示唆している。
SARS-CoV-2の世界的な拡大は、感染性病原体が人の移動によっていかに速く広がるかを示している。抗菌薬耐性の増加による影響も同様である。SARS-CoV-2の治療に信頼できる抗ウイルス薬は存在しない。耐性を放置すれば、現在治療可能な疾患も同じような状況になりかねない。
抗菌薬耐性の一例として、「スーパーバグ」遺伝子であるblaNDM-1は、2007年にインドで初めて検出された（ただし、他の地域の国々にもおそらく存在していた）。しかしその後まもなく、スウェーデンの入院患者から、続いてドイツで発見された。最終的には2013年に、北極圏高緯度地域のスヴァールバル諸島で検出された。並行して、この遺伝子の変異型が各地で出現したが、拡散する過程で進化してきた。COVID-19ウイルスが拡大する中でも、同様の進化が起きている。
抗菌薬耐性に関して、耐性を運ぶ「移動者」は人間だけではない。渡り鳥などの野生生物も、汚染された水や土壌から耐性菌や耐性遺伝子を獲得し、腸内に耐性を保持したまま、水質の悪い地域から水質の良い地域へと長距離を飛ぶことがある。移動中、野生生物は通り道で排便するため、どこにでも耐性を植え付ける可能性がある。また、食品の国際取引も、国から国へ、そして世界中へ耐性が広がることを促進している。
厄介なのは、移動による耐性の拡散はしばしば目に見えないことである。実際、多くの経路が重なり合い、耐性の種類や要因も多様であるため、国際的な耐性拡散の主要な経路の大半は明らかになっていない。
環境汚染によって広がる可能性がある感染性病原体は、耐性菌だけではない。SARS-CoV-2は、下水中の糞便や不活性化したウイルスの残骸から検出されているが、すべての証拠は、水がCOVID-19の主要な感染経路ではないことを示唆している。ただし、衛生状態の悪い地域からのデータは限られている。
したがって、各ケースは異なる。しかし、感染症の拡大には、汚染、水質の悪さ、不十分な衛生状態という共通の原因がある。耐性を減らすうえでは抗菌薬の使用量を減らすことが極めて重要である。しかし、地球規模で、より安全な衛生設備と水質の改善も同時に進めなければ、耐性は増加し続け、次のパンデミックを引き起こしかねない。このような複合的なアプローチは、WHO/FAO/OIEによる抗微生物薬耐性に関する新たな勧告の中核をなしている。
その他の汚染の種類と病院廃棄物
産業廃棄物、病院、農場、農業も、抗菌薬耐性の発生源や促進要因となりうる。
例えば約10年前、私たちの一人（デイビッド）はキューバの河川における金属汚染を調査し、耐性遺伝子が最も高濃度で見られたのは、漏出している固形廃棄物埋立地の近くと、製薬工場の廃水が河川に流入する地点の下流であることを発見した。工場の排出は下流の耐性レベルに明らかな影響を与えていたが、河川の耐性遺伝子レベルと最も強く相関していたのは、埋立地由来の金属であった。
これには理由がある。有害な金属は細菌にストレスを与え、その結果として細菌を強化し、偶発的に抗菌薬を含むあらゆるものに対する耐性を高めるからである。中国の埋立地でも同様の現象が見られ、埋立地の排水路における耐性遺伝子のレベルは、抗菌薬ではなく金属と強く相関していた。
実際、金属、殺生物剤、農薬、その他の化学物質など、環境に流入するあらゆる種類の汚染が抗菌薬耐性を促進しうる。多くの汚染物質は細菌の耐性を促進しうるため、全般的に汚染を減らすことは抗菌薬耐性の低減につながる。金属汚染の削減は、その一例である。
病院も重要である。病院は、バンコマイシン耐性腸球菌（VRE）やメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）など、よく知られた耐性菌を含む、多様な抗菌薬耐性の貯蔵庫であり培養の場でもある。耐性菌が必ずしも病院内で獲得されるわけではない（多くは地域社会から持ち込まれる）が、病院は重症患者が集まり、近接してケアが行われ、「最後の手段」としての抗菌薬がしばしば投与される場であるため、耐性菌が増殖しやすい。こうした条件は、特に使用される抗菌薬の種類によってスーパーバグ株の場合、耐性菌の拡散を容易にする。
病院からの廃水排出も懸念材料となりうる。近年のデータによれば、病院の下水中に存在する「一般的な」細菌は、地域社会由来の細菌と比べて、細胞あたり5倍から10倍多くの耐性遺伝子を保有しており、特に細菌間で容易に共有される遺伝子が多いことが示されている。このような細菌は、時にカルバペネム系抗菌薬に耐性を持つ株など、スーパーバグ株であることがあるため問題となる。効果的な地域下水処理が行われていない地域では、病院廃棄物は特に懸念される。
抗菌薬耐性のもう一つの重大な発生源は、農業と水産養殖である。動物医療で使用される薬剤は、人間の医療で使用される抗菌薬と非常に類似している（時には同一である）場合がある。そのため、耐性菌と耐性遺伝子は、家畜の糞尿、土壌、排水に見られる。地球規模で見ると、家畜は人間の4倍の糞便を排出しているため、これは潜在的に重大な問題である。
農業活動による廃棄物も、廃棄物管理が通常より不十分であるため、特に問題となりうる。さらに、農業経営は非常に大規模であることが多く、野生生物との接触も多いため封じ込めが難しい。最後に、抗菌薬耐性は家畜から農家へ、さらに食品従事者へと広がりうることが、近年の欧州の研究で確認されており、そのため地域レベルでも重要となりうる。
これらの事例は、全般的な汚染が耐性の拡散を促進することを示している。しかし、支配的な要因は地域によって異なることも示している。ある地域では、耐性の拡散は人間の糞便で汚染された水によって助長されるかもしれないが、別の地域では、産業汚染や農業活動によって助長されるかもしれない。したがって、抗菌薬耐性の拡散を抑えるには地域の状況が鍵となり、最適な解決策も地域によって異なる。単一の解決策がすべてに当てはまるわけではない。
したがって、地域主導の国家行動計画が不可欠であり、新しいWHO/FAO/OIEのガイダンスもこれを強く推奨している。医療制度に重点を置くべき地域もあれば、多くの地域では、より清潔な水と安全な食品の推進も極めて重要である。
簡単な対策
「ワンヘルス」と呼ばれる包括的なアプローチによって、人、動物、環境全体での耐性の拡散を抑える必要があることは明らかである。しかし、これほど不平等な世界で、どうすればそれを実現できるのか。清潔な水は、国連の持続可能な開発のための2030アジェンダに盛り込まれた人権であることは、今や広く認められている。しかし、地政学が地域のニーズや実情よりも優先されることが多い世界で、手頃な価格での「すべての人に清潔な水を」をどうすれば実現できるのか。
世界的な衛生と衛生習慣の改善は、抗菌薬耐性の問題解決に向けて世界を前進させるはずである。しかし、そのような改善は出発点にすぎない。世界規模で衛生と衛生習慣が改善されれば、清潔な水へのより公平なアクセスによって、抗菌薬への依存は減少するだろう。理論的には、清潔な水と抗菌薬使用の減少が相まって、耐性の減少を促すはずである。
これは不可能なことではない。ケニアのある村では、水源を小さな丘の上へ移し、トイレより高い位置に設置した。また、石鹸と水による手洗いも義務付けられた。1年後、村では体調を崩す住民がほとんどいなかったため、抗菌薬の使用はごくわずかになった。この成功は、村の辺鄙な立地と、非常に積極的な村人たちによる部分も大きい。しかし、清潔な水と衛生習慣の改善が、抗菌薬の使用と耐性の減少に直接結びつきうることを示している。
このケニアの事例は、単純な対策が世界的な耐性の低減に向けた重要な第一歩となりうることをさらに示している。しかし、世界的な問題を解決するには、そうした対策をあらゆる場所で、複数のレベルで実施しなければならない。これには費用がかかり、政治的中立な政策、計画、インフラ、管理手法を含む国際協力が必要である。
善意のある団体の中には、新たな解決策を見出そうとしてきたところもあるが、そうした解決策はしばしば技術志向が強すぎる。また、欧米の「既製品」の水処理・廃水処理技術は、途上国での使用に最適であることはまれである。それらは複雑で高コストであることが多く、持続可能であるためには保守、交換部品、操作技術、そして地域社会の受け入れも必要となる。例えば、人口の90%が下水道に接続されていない地域に高度な活性汚泥方式の廃水処理場を建設しても、意味がない。
単純なものほど持続可能である。明白な例として、安価で社会的に受け入れられる方法で、野外排便を減らす必要がある。これは、インド農村部のように衛生インフラが限られているか、使われていない地域で最も効果的な即効策である。イノベーションが重要であることは間違いないが、将来にわたって持続させるためには、地域の実情に合わせて調整される必要がある。
強力なリーダーシップとガバナンスも同様に重要である。汚職が少なく、ガバナンスが強固な地域では、抗菌薬耐性ははるかに低い。また、公衆衛生への支出が多い地域でも耐性は低く、これは社会政策、地域社会の行動、地域のリーダーシップが、技術インフラと同じくらい重要でありうることを示唆している。
なぜ問題は解決されないのか。
抗菌薬耐性の解決策は存在するが、科学と工学、医療、社会的行動、ガバナンスの間で統合された協力が欠けている。多くの国際機関が問題の規模を認識しているものの、統一された世界的な行動は十分な速さで進んでいない。
その理由はさまざまである。医療、科学、工学の研究者は足並みがそろうことがほとんどなく、抗菌薬耐性を防ぐために何を優先すべきかについて、専門家の間でも意見が分かれることが多い。これにより、指針が曖昧になっている。残念ながら、抗菌薬耐性の研究者の中には、悪いニュースだけを報じたり、結果を誇張したりして、研究結果を過度に扇情的に伝える場合もある。
科学は、抗菌薬耐性の起こりうる原因を明らかにし続けているが、耐性の進化と拡散を単一の要因が引き起こすわけではないことを示している。そのため、最善の解決策を提供するには、医療、環境、衛生、公衆衛生を組み込んだ戦略が必要である。世界中の政府は、国連の持続可能な開発目標に沿って、衛生と衛生習慣の目標を達成するために一致して行動しなければならない。
富裕国は貧困国と協力しなければならない。ただし、各国は異なるため、耐性対策は地域のニーズと計画に焦点を当てるべきである。耐性は誰にとっても共通の課題であり、すべての国がその解決に役割を果たすことを忘れてはならない。これはCOVID-19のパンデミックからも明らかであり、一部の国々は称賛に値する協力を示した。富裕国は、貧困国が現地に適した、維持・持続可能な廃棄物管理の選択肢を提供できるよう支援に投資すべきである。これは、「未来のトイレ」と呼ばれるいかなる技術よりも、より直接的な効果をもたらすだろう。
また、世界的な抗菌薬耐性の危機は単独で存在するわけではないことを忘れてはならない。気候変動など、他の世界的な危機も耐性と重なり合っている。衛生インフラが限られた世界の一部地域で気候が暖かく乾燥すると、より高濃度の曝露によって抗菌薬耐性が高まる可能性がある。一方、他の地域で洪水が増加すると、未処理の糞便やその他の廃棄物が地域全体に広がるリスクが高まり、抗菌薬耐性への曝露が際限なく増加するだろう。
抗菌薬耐性は、COVID-19との闘いにも影響を与えるだろう。例えば、COVID-19の重症患者では、特にICUに入院している場合、二次性細菌感染症が一般的に見られる。そのため、こうした病原体が重要な抗菌薬治療に耐性を持つ場合、治療は効かず、死亡率の上昇につながる。
状況にかかわらず、次のパンデミックを回避するためには、抗微生物薬耐性（AMR）、特に抗菌薬耐性の拡大を食い止める基盤として、水・衛生・衛生習慣の改善が不可欠である。世界的な協力の面では一定の進展が見られるが、取り組みはまだ断片的すぎる。一部の国は前進しているが、他の国はそうではない。
抗菌薬耐性は、人類の存続と地球を脅かす他の世界的課題と同様に捉える必要がある。気候変動への対応、生物多様性の保護、COVID-19と同様に、耐性の進化と拡散を抑えるには世界的な協力が必要である。清潔な水と衛生習慣の改善が鍵となる。今まさに協力しなければ、将来、私たちは皆、さらに大きな代償を払うことになる。
