患者の体内での創薬

新しい有効成分の供給源として微生物を使用するという考えは新しいものではありません。細菌や真菌からの天然産物に基づいて、多くの医薬品がすでに開発されています。これらは、土壌などの自然の生息地で利用可能な資源をめぐって競合し、化学シグナルを使用して競合微生物よりも優位に立っています。したがって、市場で入手可能な抗生物質の大部分が微生物からの天然産物に基づいていることは驚くべきことではありません。 HIPS、ザールランド大学、ザールランド大学病院の学際的研究チームは、非感染性疾患の治療に使用できる天然物を見つけることも目標に設定しました。研究チームは土壌を調べる代わりに、人間や動物に定着し、病気の発症に関与する細菌を直接調べます。このアプローチは、計画されている nextAID® 卓越性クラスターの中心的な要素でもあり、ドイツ研究財団 (DFG) による最初のラウンドで肯定的に評価され、その完全な提案書は 2024 年 8 月にザールランド大学によって提出されました。

この新しい有効成分の大規模探索の基礎は 2 つのコホートでした。「IMAGINE」研究では、研究者らは健康な被験者とさまざまな病気の患者から約 2,000 のサンプルを収集しました。マイクロバイオームのさまざまな部分がさまざまな病気の影響を受ける可能性があるため、研究者らは、目、喉、皮膚だけでなく、唾液、歯垢、便のマイクロバイオームを調べました。 2番目の研究では、研究チームはザールブリュッケン動物園の動物のマイクロバイオームを調査し、それを野生に生息する動物のマイクロバイオームと比較しました。このはるかに小規模なコホートの目的は、動物のマイクロバイオームも新しい天然産物の潜在的な供給源となり得ることを示すことでした。両方の研究で収集されたサンプルは処理され、メタゲノム配列決定として知られるプロセスを受けました。この方法により、サンプルに含まれるすべての微生物を遺伝的に特定し、その存在量を決定することができます。たとえば、特定の病気の存在下で特定の細菌株が多かれ少なかれ豊富に存在する場合、それはその発症または進行に潜在的に関与している可能性があります。

生物情報学者のアンドレアス・ケラー、微生物学者のセーレン・ベッカー、呼吸器学者のロバート・バルス、薬剤師のロルフ・ミュラーを含むチームは、分析されたデータから、そのような行動が当てはまる多数の細菌を見つけることができた。さらに、研究者らはバイオインフォマティクス分析を使用して、調査対象の疾患に関連する天然物の遺伝子設計図 (いわゆる生合成遺伝子クラスター) を特定することができました。 2私たちにとって、このデータは科学の宝の山です。新たに同定された遺伝子クラスターのほとんどがどの天然産物をコードしているのかはまだ分かりません」と、HIPS 部門長でザールランド大学臨床生命情報学教授のアンドレアス・ケラー氏は言う。「収集されたデータは、最近確立されたデータベース ABC- で処理されます。」胡美。このデータベースにはすでに人間の微生物叢に関するさらなるデータが含まれており、これにより多くの新しい天然産物を発見し、それらを医薬品開発の基礎として使用できるようになります。」

HIPS の薬剤師、生物学者、化学者は現在、デジタル データを使用して本物の天然物を作成するよう求められています。現在、合計 6 つの研究グループが、最も有望な 50 個の遺伝子クラスターの実験的検証に取り組んでいます。 「天然産物の遺伝的設計図を知ることは、最初のステップにすぎません。私たちは現在、その設計図をバクテリアに移し、その設計図を使用してコード化された天然産物を生産することに懸命に取り組んでいます」と学部長兼科学部長のロルフ・ミュラー大学教授は語る。 HIPS では、発表された 2 つの研究を共同で開始しました。 「得られたデータは、これまで研究されていない膨大な生物多様性を反映しています。私たちの次のステップは、この可能性を活用することです。私たちは、過去 15 年間に確立した抗生物質の開発技術を効果的に応用できることを嬉しく思います」他の兆候にも同様に。」

HIPS では抗菌薬に研究の焦点を当てていますが、非感染性疾患の治療薬は PharmaScienceHub の一部として開発されます。 2023 年に HIPS とザールランド大学の間で設立されたコラボレーション プラットフォームでは、学術研究と製薬業界の関係者が結集し、基礎研究から得られた知見の医療応用への変換を加速します。

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汎身体汎疾患マイクロバイオミクスを使用して、微生物叢の診断および治療の可能性を解読します。
ナットコミューン。 2024 9 26;15(1):8261。土井： 10.1038/s41467-024-52598-7