新たに発見されたウイルスが「眠っている」細菌を殺す

研究者らは、休眠状態の細菌を殺すことができるウイルスを発見した。

この発見は、抗生物質だけでは治療できない細菌と戦うのに役立つ可能性がある。

自然界では、ほとんどの細菌は最低限の環境で生きています。 栄養不足やストレスを経験すると、制御された方法で代謝を停止し、休息状態に入ります。 この待機モードでは、微生物が環境を認識して刺激に反応できるようにする特定の代謝プロセスが引き続き行われますが、成長と分裂は停止されます。

これは、たとえば抗生物質や細菌のみを捕食するウイルスからも細菌を保護します。 このような細菌に感染するウイルスは、 ファージ、薬剤耐性により（十分に）効果がなくなった抗生物質の代替となる可能性があると考えられています。

これまで、専門家のコンセンサスは、ファージが細菌に感染できるのは、細菌が増殖しているときにのみであると考えられていました。

チューリッヒ工科大学の研究者は、進化によって休眠中の細菌に特化したバクテリオファージが生み出され、それらを標的にするために使用できるのではないかと自問しました。 彼らは2018年に捜索を始めた。

さて、新しい研究が発表されました ネイチャーコミュニケーションズ これは、そのようなファージがまれではあるが実際に存在することを示しています。

堆肥の山の発見

チューリヒ工科大学のアレクサンダー・ハームス教授とバーゼル大学バイオゼントルムの彼のチームは、2018年にプロジェクトを開始したとき、最初の1年以内に、休眠状態の細菌を攻撃する約20種類の異なるファージを単離できるだろうと想定していた。 しかし、そうではありませんでした。ハームズの博士課程の学生であるエネア・マッフェイが、これまで知られていなかった新しいウイルスを分離したのは 2019 年になってからでした。

このウイルスは、リーエン（バーゼル・シュタット州）近くの墓地の腐った植物の材料から発見され、休眠中の細菌に感染して破壊する可能性があります。

「これは、休眠状態の細菌を攻撃することが証明された文献に記載された最初のファージです」とマッフェイ氏は言う。

「しかし、膨大な数のバクテリオファージを考えると、進化の過程で休眠中の細菌に侵入できるバクテリオファージが生み出されたに違いないと私は常に確信していました」とハームズ氏は言う。 研究者らは新しいファージをパリドと名付けた。

眠っている菌を驚かせる

研究者らが発見した感染するウイルス 緑膿菌、多くの環境で一般的に見られる細菌です。 さまざまな菌株が水域、植物、土壌、そして人々に定着します。 人体では、特定の菌株が肺炎などの重篤な呼吸器疾患を引き起こす可能性があり、致命的となる可能性があります。

「私たちはまだ始まったばかりです。 私たちが確かに知っている唯一のことは、私たちはほとんど何も知らないということです。」

新しいファージがどのようにして休眠するのか 緑膿菌 しかし、驚いたことに、研究者たちは細菌の存在をまだ明らかにしていません。 彼らは、ウイルスが特定の分子キーを使って細菌を目覚めさせ、その後、細胞自身の増殖のために細胞の増殖機構を乗っ取っているのではないかと考えている。 しかし、研究者らはこれがどのように機能するのかを正確に解明することはまだできていない。

したがって、彼らは、この覚醒メカニズムの根底にある遺伝子または分子を解明することを目指しています。 これに基づいて、彼らは試験管内で覚醒プロセスを引き継ぐ物質を開発することができた。 このような物質は、細菌を完全に除去する適切な抗生物質と組み合わせることができます。

「しかし、私たちはまだ始まったばかりです。 私たちが確かに知っていることの 1 つは、私たちはほとんど何も知らないということです」とハームズ氏は言います。

より良い一緒に

パリドファージの有効性をテストするために、研究者らはパリドファージと呼ばれる抗生物質を組み合わせた。 メロペネム。 これは細胞壁の合成を妨害するため、ファージに損傷を与えない細胞プロセスのみを妨害します。 休眠中の細菌は新しい細胞壁を合成しないため、抗生物質はそれらの細菌には効果がありません。

細胞培養皿でテストしたところ、ウイルスはすべての休眠細菌の99％を殺すことができましたが、1％は生きたまま残りました。 パリドファージとメロペネムの組み合わせだけが、たとえ後者自体には検出可能な効果がなかったにもかかわらず、細菌培養物を完全に根絶することができた。

バーゼル大学病院の医師ニーナ・カンナ氏とのさらなる実験で、マッフェイ氏は慢性感染症のマウスでこの組み合わせをテストした。 ファージも抗生物質も単独ではマウスではあまり効果がありませんでしたが、ファージと抗生物質の相互作用は生体でも同様に非常に効果的であることが判明しました。

「これは、私たちの発見が単なる実験室の産物ではなく、臨床的にも関連する可能性があることを示しています」とマッフェイ氏は言う。

ファージは抗生物質の代わりになるのでしょうか?

専門家は長年にわたってファージ療法について集中的に議論してきました。 研究者や医師らは、いつかファージを使って、効果がなくなった抗生物質の代わりに使えるようになることを期待している。 しかし、包括的な研究はまだ行われていないため、広範な応用はまだ不十分です。

「現在私たちが持っているのは、ほとんどが個別のケーススタディです」とハームズ氏は言います。

ブリュッセルのアストリッド王妃陸軍病院の研究者らによる研究では、この治療により患者の4分の3の症状が改善し、61％で細菌を除去できたことが示された。 しかし、これはまた、研究室では問題の細菌がファージ感受性であったとしても、患者 10 人中 4 人ではファージ療法で細菌を除去できなかったことを意味します。

「これは、体内の多くの細菌が原因である可能性があります。 休止状態特に慢性感染症の場合は、ファージが侵入できません」とハームズ氏は言う。 休眠中の細菌も、非耐性株による感染において重要な役割を果たす可能性があります。

「感染症の場合、問題の細菌の生理学的状態を知ることが重要になるということです。 そうすれば、適切なファージを抗生物質と組み合わせて、標的を絞った方法で使用できるようになります。 ただし、特定の治療に適切なファージを選択する前に、ファージがどのように細菌を攻撃するかを正確に知る必要があります。 ファージについてはまだほとんどわかっていないため、これはまだ起こっていません」とハームズ氏は説明する。

そのため、研究者らは今後数年で、新しいファージがどのように細菌を深い眠りから目覚めさせ、感染させ、抗生物質に感受性を持たせるのかを正確に調査する予定だ。

Alexander Harms と NCCR AntiResist への SNSF Starting Grant がこの作業に資金を提供しました。

ソース： チューリッヒ工科大学