人間の医薬品の多くは、腸内細菌叢を構成する細菌の成長を直接阻害し、その機能を変化させる可能性があります。EMBL ハイデルベルクの研究者たちは、細菌が集団を形成するとこの影響が軽減されることを発見しました。
EMBLハイデルベルクのTypas、Bork、Zimmermann、Savitskiグループの研究者と、Kiran Patil（MRC毒性学ユニットケンブリッジ、英国）、Sarela Garcia-Santamarina（ITQB、ポルトガル）、André Mateus（ウメオ大学、スウェーデン）、Lisa MaierとAna Rita Brochado（テュービンゲン大学、ドイツ）を含む多くのEMBL卒業生が、単独で培養された細菌と複雑な微生物群集の一部である細菌との間で、多数の薬物とマイクロバイオームの相互作用を比較した初めての研究である。彼らの研究結果は最近、ジャーナルに掲載された。 細胞。
研究チームは、30 種類の薬剤 (感染症や非感染症を対象とする薬剤を含む) が 32 種類の細菌種にどのような影響を与えるかを調査しました。この 32 種類は、5 大陸で入手可能なデータに基づいて、ヒトの腸内微生物叢の代表として選ばれました。
研究者たちは、ある種の薬剤耐性菌は集団で行動し、薬剤に敏感な他の菌を保護することを発見した。この「相互防御」行動により、薬剤に敏感な菌は、単独では死滅するはずの薬剤が存在する集団内でも正常に増殖することができる。
「これほどの回復力は予想していませんでした」と、タイパス グループの元博士研究員で、この研究の共同筆頭著者であり、現在はポルトガルのリスボン大学化学生物工学研究所 (ITQB) のグループ リーダーを務めるサレラ ガルシア サンタマリナ氏は語る。「細菌種が単独で増殖したときに薬剤の影響を受けた場合、その最大半数で、細菌群集では影響を受けなかったことは非常に驚きでした。」
研究者らはその後、この相互防御の根底にある分子メカニズムをさらに深く調査した。「細菌は薬剤を吸収したり分解したりすることで互いに助け合っている」と、ボルク グループの研究スタッフ サイエンティストであり、この研究の共同筆頭著者であるマイケル クーン氏は説明する。「これらの戦略はそれぞれ生体内蓄積と生体内変換と呼ばれている。」
「これらの研究結果は、腸内細菌がこれまで考えられていたよりも医薬品を変換し蓄積する能力が大きいことを示している」と、EMBLハイデルベルクのグループリーダーであり、研究協力者の一人であるマイケル・ツィンマーマン氏は述べた。
しかし、このコミュニティの強さにも限界がある。研究者らは、薬物濃度が高いとマイクロバイオームのコミュニティが崩壊し、交差防御戦略が「交差感作」に置き換わることを確認した。交差感作では、通常特定の薬物に耐性のある細菌が、コミュニティ内ではそれらの薬物に対して感受性になる。これは、著者らが薬物濃度が低い場合に起こると観察した現象とは逆である。
「これは、薬物濃度が低い場合、コミュニティの構成が強固に保たれ、コミュニティの個々のメンバーが敏感な種を保護できることを意味します」と、EMBL グループリーダーでこの研究の主任著者であるナソス・タイパス氏は述べました。「しかし、薬物濃度が上昇すると、状況は逆転します。より多くの種が薬物に敏感になり、交差防御能力が低下するだけでなく、負の相互作用も発生し、コミュニティの他のメンバーが敏感になります。私たちは、将来、これらの交差感作メカニズムの性質を理解することに興味を持っています。」
研究対象とした細菌と同様に、研究者らは今回の研究でもコミュニティ戦略を採用し、それぞれの科学的強みを結集しました。Typas グループはハイスループット実験マイクロバイオームおよび微生物学アプローチの専門家であり、Bork グループはバイオインフォマティクスの専門知識で貢献し、Zimmermann グループはメタボロミクス研究を行い、Savitski グループはプロテオミクス実験を行いました。外部の協力者の中では、英国ケンブリッジ大学医学研究会議毒物学ユニットの EMBL 卒業生 Kiran Patil のグループが、腸内細菌の相互作用と微生物生態学の専門知識を提供しました。
将来を見据えた実験として、著者らは、交差防御相互作用に関するこの新しい知識を利用して、薬物治療時に組成をそのまま維持できる合成コミュニティを組み立てました。
「この研究は、薬が腸内細菌叢にどのような影響を与えるかを理解するための足がかりとなる。将来的には、この知識を利用して薬の副作用を減らす処方箋を作成できるようになるかもしれない」と、EMBLハイデルベルクのグループリーダー兼ディレクターのピア・ボルク氏は述べた。「この目標に向けて、私たちは栄養素が種間相互作用をどのように形作るかについても研究しており、細菌、薬、ヒト宿主間の相互作用を理解するためのさらに優れたモデルを作成できる」とパティル氏は付け加えた。
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#一緒にいればより良い #腸内微生物叢コミュニティの薬剤に対する耐性
2024-09-24 21:16:13