健康

CRISPR 遺伝子駆動技術により細菌の抗生物質耐性を逆転させる

抗生物質耐性（AR）は近年着実に加速し、世界的な健康危機となっています。致死性の細菌がさまざまな病気の薬物治療を回避する新たな方法を進化させるにつれ、出現する「スーパーバグ」の数が増えており、2050年までに世界中で年間1,000万人以上が死亡するとの推計が増加している。 科学者たちは、病院、下水処理場、畜産場、養殖場で繁殖することが知られている抗生物質耐性菌の差し迫った脅威に対処するために、最近開発された技術に注目している。カリフォルニア大学サンディエゴ校の科学者たちは、抗生物質耐性に対抗するために最先端の遺伝学ツールを適用しました。 カリフォルニア大学サンディエゴ校生物科学部のイーサン・ビア教授とジャスティン・マイヤー教授の研究室は、細菌集団から抗生物質耐性要素を除去する新しい方法について共同研究した。研究者らは遺伝子ドライブに似た新しいCRISPRベースの技術を開発し、マラリアの原因となる寄生虫などの有害な物質の蔓延を阻止するために昆虫集団に応用されている。 pPro-MobV と呼ばれる新しい Pro-Active Genetics (Pro-AG) ツールは、同様のアプローチを使用して細菌集団の薬剤耐性を無効にする第 2 世代テクノロジーです。 「pPro-MobV を使用して、集団工学ツールとして昆虫から細菌まで遺伝子駆動思考を導入しました」と細胞発生生物学部の教員であるビア氏は述べています。 「この新しい CRISPR ベースのテクノロジーを使用すると、数個の細胞を取り出して、大規模な標的集団の AR を中和することができます。」 2019年、ビア教授の研究室は、ビクター・ニゼット教授のグループ（カリフォルニア大学サンディエゴ医学部）と協力して、細菌のゲノム間に遺伝子カセットを導入してコピーし、細菌の抗生物質耐性成分を不活化するという初期のPro-AGコンセプトを開発した。このカセットは、細胞内で複製する環状DNAであるプラスミドに担持されるAR遺伝子に自らを送り込み、それによって抗生物質治療に対する細菌の感受性を回復させる。 このアイデアに基づいて、ビア氏と彼の同僚は、細菌の交配に似た接合伝達を介して抗生物質 CRISPR カセットのコンポーネントを拡散する後続システムを開発しました。彼らが説明したように、 自然 ジャーナル npj 抗菌剤と耐性研究者らは、この次世代の pPro-MobV システムが、細胞間に自然に形成された細菌の接合トンネルを利用して、主要な機能不全要素を拡散できることを示しました。彼らは、さまざまな表面を汚染し、従来の洗浄方法では除去することが非常に困難な微生物のコミュニティである細菌バイオフィルム内で機能するプロセスを実証しました。バイオフィルムは病気の蔓延にも寄与し、重篤な病気を引き起こす感染症の大部分で生成されます。その理由の 1 つは、バイオフィルムが抗生物質が拡散しにくい細胞の保護層を形成することで抗生物質との戦いに役立つためです。したがって、この新しい技術は、医療現場、環境修復、マイクロバイオーム工学において潜在的な可能性を秘めています。 「抗生物質耐性と闘うためのバイオフィルムの状況は特に重要です。なぜなら、これは診療所や養殖場の池や下水処理場などの密閉された環境で克服するのが最も困難な細菌増殖形態の1つだからです」とビア氏は述べた。 「動物から人間への感染を減らすことができれば、抗生物質耐性の問題に大きな影響を与える可能性があります。なぜなら、抗生物質耐性の問題のおよそ半分は環境由来であると推定されているからです。」 研究者らはまた、活性な遺伝子システムの構成要素がバクテリオファージ、つまり細菌の自然な進化上の競合相手であるウイルスであるファージによって運ばれ、送達される可能性があることも発見した。ファージは、細菌の防御を回避し、細胞内に破壊因子を挿入することで抗生物質耐性に対抗するために特別に設計されています。研究者らは、pPro-MobV エレメントは、そのような操作されたファージ ウイルスと連携して機能すると考えています。このアクティブな遺伝子プラットフォームには、必要に応じて遺伝子カセットを除去するための安全対策として、相同性ベースの欠失として知られる非常に効率的なプロセスを組み込むこともできます。 「この技術は、抗生物質耐性遺伝子の蔓延を単に遅らせたり、対処したりするのではなく、積極的に阻止できる、私が知っている数少ない方法の1つです」と、細菌とウイルスの進化的適応を研究する生態・行動・進化学部のマイヤー教授は述べた。 ソース：カリフォルニア大学サンディエゴ校参考雑誌:土井： 10.1038/s44259-026-00181-z…