健康

新しいバイオフィルムの発見は、抗生物質耐性シュードモナス菌を弱体化させる道を開く可能性がある

緑膿菌として知られる細菌は、人体にとって歓迎されない訪問者です。これらのバグの束が表面に集まってバイオフィルム、つまり腐った食べ物の粘液のような微生物のコミュニティを形成すると、重篤な感染症が発生する可能性がありますが、この場合は人の体内に存在します。グループ化された細菌は、嚢胞性線維症や、重度の新型コロナウイルス感染症（COVID-19）など、人工呼吸器の使用を必要とする症状の患者の肺を攻撃します。さらに悪いことに、世界保健機関は、人間の健康に最大の脅威をもたらす抗生物質耐性菌の中にシュードモナス属をリストアップしています。 しかし今回、UCLA カリフォルニア ナノシステム研究所 (CNSI) 率いる研究者らによる新たな発見により、シュードモナス属がどのようにして表面の探索からそこにコミットし、コミュニティを構築するまでの過程が明らかになりました。これは、この種の感染症への対処方法を理解する上で役立つ重要な発見です。 新しい研究は、シュードモナスが、以前に到達した同種の他の種が残した特定の糖をどのように検出して結合するかを明らかにした。細胞は、その体のタンパク質を使用してこれらの糖の痕跡を感知し、線毛と呼ばれる毛状の付属物を使用して糖を識別します。これらの線毛は通常、表面に沿って這うために使用されますが、この場合は糖結合の強度をテストする機械センサーとしても機能します。この情報はすべて、バイオフィルムを形成するためのより多くの糖の分泌の制御など、他の細菌機構の動作をガイドする細胞内の化学信号に変換されます。 雑誌で報告されました 自然微生物学、その結果は人間の健康や産業への応用に役立つ可能性があります。シュードモナス属にとって、この発見は薬物治療に抵抗する危険な昆虫の能力を弱めるためのより良いアプローチにつながる可能性がある。 「これらの結果を基にして、細菌の行動に影響を与えることを構想できます」と、共同筆頭著者であり、UCLAの生物工学博士課程の学生であるウィリアム・シュミット氏は述べた。 「細胞をより抗生物質に感受性の高い、より治療しやすいバージョンに変えることができるかもしれません。」 微生物学の謎に対する答え 細菌によって分泌される糖の痕跡は、バイオフィルムの組織化を導きます。これまで、細胞が表面上で互いに分泌する糖をどのように検出するかの背後にあるメカニズムは不明でした。さらに、特定の糖に結合する細胞膜タンパク質には、シグナル伝達に必要な構造が欠けており、これが長年の謎となっています。 研究によって明らかになったねじれは、この信号伝達の仲介者としての線毛による機械的感知の役割です。 「この形式の信号生成はこの分野では新しいことです」とCNSIメンバーで、この研究の責任著者であり、UCLAサムエリ工学部の生物工学教授であるジェラルド・ウォン氏は述べた。 人々は線毛を主に動き回るための付属物として考えてきました。これらは細菌内で力を化学信号に変換するセンサーとしても機能し、糖を識別するために使用されることが判明した。私たちは、細菌の付属器官によって感覚情報がどのようにエンコードされているかを初めて確認しています。」 William Schmidt 氏、カリフォルニア大学ロサンゼルス校博士課程学生 細菌によって放出される糖は、他の人がたどる道として、またそのコミュニティの構築材料として機能します。バイオフィルム発達の後期段階では、これらの細菌の糖が虫の群れを所定の位置に固定し、バイオフィルムを剥がす可能性のある攻撃から保護するバイオフィルムの周囲のマトリックスを形成するのに役立ちます。 シュードモナスは糖の道を訪れます。左から右へ：独自の糖を持つ通常の細胞。人工および自然のトレイルを持つ通常のセル。細胞は人工的な道で糖を作ることができないように設計されています。 このシステムを調査するために、研究者らは、細菌が自然に生成する糖を模倣し、特にシュードモナスにとって魅力的な合成糖のあらかじめ作られた痕跡をパターン化した表面を作製した。研究チームは、遺伝子工学と高度な細胞追跡技術を使用して、化学的センシングと機械的センシングを組み合わせた協調システムを発見しました。 この研究結果は人間の健康と社会にとって何を意味するのか シュードモナス菌は、細菌がバイオフィルム群集に固定されている場合、抗生物質に対する感受性がはるかに低くなります。彼らは自由に泳いでいるときの方がはるかに脆弱です。 CNSI主導の研究を追跡調査することで、嚢胞性線維症患者などにおけるシュードモナス感染症の解決策が得られる可能性がある。 「バイオフィルム形成の時計の針を戻す可能性がある」と、共同筆頭著者であり、UCLA博士研究員のカルビン・リー氏は語った。 「すでにバイオフィルムがある場合でも、バクテリア自身にバイオフィルムを分解させることができるかもしれません。」 この研究は、細菌群集によって引き起こされる他の問題の解決策にも役立つ可能性があります。バイオフィルムは、産業で化学反応に使用される反応器だけでなく、パイプやフィルターも汚れます。これらは、海上の船を覆う動植物の蓄積の最初の段階でもあります。 「我々は『細菌に見えない表面を作ることは可能だろうか？』と問うことができる」と、UCLAの化学、生化学、微生物学、免疫学、分子遺伝学の教授でもあるウォン氏は語った。 「バクテリアが物体を認識する限り、何もない空間を十分に模倣する表面を入手できれば、この数十億ドル規模の生物付着問題を解決できるかもしれません。」 ソース：カリフォルニア大学ロサンゼルス校参考雑誌:シュミット、トイレ、 他。 (2025) 緑膿菌は、バイオフィルム形成中に IV 型線毛と付着因子を使用して細胞外多糖類の痕跡を感知します。 自然微生物学。 doi.org/10.1038/s41564-025-02087-4。…