バクテリオファージを使用して抗菌薬耐性と戦う

細菌細胞壁に付着した複数の細菌性ファージの透過電子顕微鏡写真。 |写真クレジット：Graham Beards（CC by-sa）

たとえば、尿路感染症がある場合、病理学ラボは、たとえば細菌を特定します。 彼らは寒さを示しました。また、12を超える抗生物質に対する病原体の感受性を決定します。細菌が多くの薬物またはすべての薬に敏感である場合は問題ありません。悪夢のシナリオは、それらすべてに抵抗するときです。

バクテリアが耐性を発達させたため、抗生物質はますます機能しません。世界的には、毎年約500万人が抗菌薬耐性（AMR）に関連する状態で死にかけていると推定されています。これは2050年までに2倍になる可能性があります。静かなパンデミックです。

解決策は何ですか？主に、製薬会社は新しい抗生物質の開発に関心を失っています。癌の薬物は長い間使用されますが、抗生物質はわずか数日間投与されます。また、AMRの問題により、耐性の発達を防ぐために、新しい抗生物質が可能な限り控えめに使用されます。したがって、企業が新しい抗生物質に取り組むための経済的インセンティブはありません。いくつかの薬物開発が起こっていますが、おそらくAMRの問題に対処するには十分ではありません。

バクテリオファージは、バクテリアを自然に捕食する「良いウイルス」です。彼らは私たちの周りに、水の中、土の中、私たちの腸、私たちの皮膚などです。

ファージは、約1世紀前に細菌感染症に対して使用され始めていましたが、抗生物質が発見されると抗生物質に取って代わりました。多くの種の細菌を殺すことができる抗生物質とは異なり、ファージは特定の細菌の少数の株しか殺すことができません。したがって、抗生物質から遮断されたソビエトブロックの国のみがそれらを使用し続けました。ジョージア州トビリシにある研究所は、100年以上の経験を持つ、そのファージの専門知識で有名です。 AMRにより、世界の他の地域は現在ファージを再発見しており、多くの国で関連する研究が進行中です。

ファージは、火傷、足の潰瘍、腸内感染症、呼吸器感染症、尿路感染症などに使用されています。使用されている2つの主要な戦略があります。 1つは、感染した組織から細菌を分離し、ラボでどのファージがそれに対して動作するかを確認し、そのファージをより多く育て、患者に投与します。これらのファージは、自分自身のファージバンクから来る可能性があります。また、非常に深刻な場合も、世界の他の場所のファージバンクに助けを求めることさえできます。これらは天然ファージです。次に、遺伝的に操作されたファージがあり、それはラボで修正され、たとえば殺すことができるさまざまな細菌を拡大します。

ファージが薬として使用されている限り、それらはユニークな特徴を持っています。細菌は抗生物質に耐性になるように進化する可能性があります。同様に、バクテリアはファージに耐性になるように進化する可能性があります。ユニークな部分は、ファージも進化して細菌の耐性を避けることができるということです。この薬は一定ではなく、進化する実体です。したがって、これは、進化する薬物が承認されていないため、規制当局にとって頭痛です。さらに、ファージは細菌に非常に特異的であるため、1つのファージは、抗生物質で起こるように、たとえば足潰瘍の大部分に対して機能しません（AMRを考慮する必要があるまで）。そのため、各患者に必要な薬物が異なる場合がある場合、ランダム化比較試験を実施することも困難です。

世界は、AMRの新しい治療法に必死です。これまでのところ、西側世界の政府は薬物としてファージを承認したことはありません。しかし、患者は「思いやりのある使用」、「緊急使用の拡張アクセス」、または「特別なアクセス」ルートの形でファージにアクセスできるようにすることができます。これらは、多くの場合、必死のニーズがある単一の名前付き患者の承認です。たとえば、ベルギーで使用されるさらに別のルートは、特定の薬局が特定の患者向けのファージを「複雑にする」ことができる「治安部門」です。

ベルギーのジャン・ポール・ピルナイと同僚が研究している次のシナリオがうまくいくと、規制の頭痛が解決することができます。次のすべての手順を実行できるデバイスを作成します。感染から細菌を隔離し、そのゲノムをシーケンスし、AIを使用してどのファージゲノムが機能する可能性が最も高いかを決定し、デバイスでファージをゼロから作成し、その場で患者に投与します。

このようなシナリオでは、ファージは薬として規制されません。代わりに、デバイスは規制されます。また、このデバイスには、ファージの組み立てに使用されるヌクレオチドや酵素などの日常的に使用される分子のみが含まれます。

AMRの規模は、それに取り組むために多くの大きなイニシアチブを必要とするようなものです。微生物学者のグループがAIを使用する壮大な挑戦を探している場合、確かにPirnayルートは探求する価値がありますか？

Gayatri Saberwalは、Tata Institute for Genetics and Societyのコンサルタントです。