抗生物質耐性のある「スーパーバグ」を駆除する努力を打ち負かす可能性のある「スーパーバグ」は、差し迫った公衆衛生上の危機であり、CDC によると、毎年 280 万件以上の抗生物質耐性感染症が発生しています。 世界中の研究者がこの課題に対処しようと奮闘しています。 最近、マサチューセッツ大学アマースト校が率いる、バイオ医薬品会社の科学者を含む研究者の共同チームが 微生物学雑誌で発表された ACS感染症 彼らは、病原体が宿主細胞に感染するために使用する、タイプ3分泌システムと呼ばれる重要な機構を妨害する方法を首尾よく学習したと述べた。 さらに研究チームは、この脆弱な細胞機構を標的にし、公衆衛生に真の利益をもたらす次世代の薬剤を特定するための検査を開発したと報告している。
アレハンドロ・ヘウク
タイプ 3 の分泌システムは、宿主の細胞壁にトンネルを形成する PopB と PopD (赤と青) という 2 つのタンパク質に依存しています。
微生物感染症を治療するときの典型的な戦略は、有害な細胞に入り込んで殺すことによって作用する抗生物質で病原体を攻撃することです。 これは思っているほど簡単ではありません。新しい抗生物質は血流を容易に通過できるように水溶性である必要があり、また、病原性細胞の防御の第一線である細胞膜を通過するには油性である必要があるからです。 もちろん、水と油は混ざりません。両方の特性を十分に備えて効果を発揮する薬剤を設計するのは困難です。
問題はそれだけではありません。病原性細胞は、抗生物質を認識して細胞から安全に排出できる「排出ポンプ」と呼ばれるものを発達させているため、抗生物質は何ら害を及ぼすことができません。 抗生物質が排出ポンプを克服できずに細胞を殺す場合、病原体はその特定の抗生物質がどのようなものであるかを「記憶」し、それを効率的に処理するために追加の排出ポンプを開発します。つまり、その特定の抗生物質に対して耐性を持つようになります。
前進するための 1 つの方法は、新しい抗生物質またはそれらの組み合わせを見つけて、スーパーバグの一歩先を行くように努めることです。
「あるいは、戦略を変更することもできます」と彼は言います。 アレハンドロ・ヘウクアマースト大学の生化学および分子生物学の准教授であり、この論文の主著者。 「私は化学者で、化学分子が生物とどのように相互作用するかを理解することに常に興味を持ってきました。 特に、病原体とそれが侵入しようとする宿主細胞との間のコミュニケーションを可能にする分子に研究を集中してきました。」
Heuckらは、タイプ3分泌システムと呼ばれるコミュニケーションシステムに特に興味を持っており、これまでのところ、これは病原性微生物に特有の進化的適応であると考えられている。
病原性細胞と同様に、宿主細胞も厚くて浸透しにくい細胞壁を持っています。 これらを突破するために、病原体は最初に PopD と PopB として知られる 2 つのタンパク質を分泌する注射器のような機械を開発しました。 PopD も PopB もそれぞれ単独では細胞壁を突破できませんが、2 つのタンパク質が一緒になって「トランスロコン」、つまり細胞膜を通るトンネルに相当するものを作り出すことができます。 トンネルが確立されると、病原性細胞は宿主に感染する働きをする他のタンパク質を注入することができます。
アレハンドロ・ヘウク、生化学および分子生物学准教授
このプロセス全体はタイプ 3 分泌システムと呼ばれ、PopB と PopD の両方がなければ機能しません。 「病原体を殺そうとしなければ、耐性を獲得する可能性はありません」とヒューク氏は言います。 私たちはそのマシンを妨害しているだけです。 病原体はまだ生きています。 ただ効果がないだけで、宿主には自然の防御機能を使って病原体を除去する時間があります。」
では、問題は、トランスロコンの組み立てを阻止できる分子をどうやって見つけるかということだ。
場合によっては、突然すべてが意味をなす「ひらめきの瞬間」に科学者に解決策が見つかることもあります。 この場合、それはむしろ稲妻のような瞬間でした。
Heuck と彼の同僚は、ルシフェラーゼと呼ばれる酵素の一種 (稲妻虫を夜に光らせるものと似ている) がトレーサーとして使用できることに気づきました。 彼らは酵素を2つの半分に分割します。 半分は PopD/PopB タンパク質に組み込まれ、残りの半分は宿主細胞に組み込まれました。
これらの人工タンパク質と宿主には、さまざまな化合物が大量に流入する可能性があります。 宿主細胞が突然光った場合、それは PopD/PopB が細胞壁を突破し、ルシフェラーゼの 2 つの半分を再結合して光らせたことを意味します。 しかし、細胞が暗いままだとどうでしょうか？ 「そうすれば、どの分子がトランスロコンを破壊するのかがわかります」とヒューク氏は言う。
ヒューク氏は、彼のチームの研究が医薬品や公衆衛生の世界に明らかな応用があるだけでなく、微生物がどのように健康な細胞に感染するのかについての正確な理解も進むとすぐに指摘した。 「私たちは病原体がどのように機能するかを研究したいと思っていました。そして突然、私たちの発見が公衆衛生問題の解決に役立つ可能性があることに気づきました。」と彼は言います。
この記事は元々、 マサチューセッツ大学のウェブサイト。 原作を読んでみる ここ。
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#チームは抗生物質耐性のあるスーパーバグを妨害する方法を発見
2024-01-27 07:17:07