抗生物質がバクテリアとの戦いに失敗する理由
抗生物質の作用に免疫がある細菌は、世界中の医学研究コミュニティの主要な関心事になっています。新しい研究では、最も強力な薬のいくつかに直面して、これらの「スーパーバグ」が回復力を持つ理由を調査しています。
ごく最近、 今日の医療ニュース、私たちは、世界中で予想外に速いペースで広がるスーパーバグの増え続ける危機に焦点を当てた研究を発表しました。
その研究の著者は、バクテリアが非常に効果的かつそのような速度で自分自身を「装甲」し続けると、抗生物質はすぐにそれらに対して完全に効果がなくなるかもしれないという厳しい警告を発します。
だからこそ、これらの微生物が以前はそれらに対して作用することができた薬をどのように正確にかわすことができるかを理解することが最も重要です。この知識は、頑固な細菌感染と戦うためのより強力な治療法を考え出すための最初のステップになります。
新しい研究では、カナダのハミルトンにあるマクマスター大学の物理学者のチームが、抗生物質が耐性を獲得すると、細菌が抗生物質をはじくことができる理由を特定しました。
メカニズムは単純ですが、高感度技術のおかげで、研究者が調査して特定することができたのはこれが初めてです。
研究の筆頭著者であるMaikelRheinstädter教授とその同僚は、ジャーナルが発表した研究論文で彼らの発見を報告しています。 ネイチャーコミュニケーションズ生物学 本日公開しました。研究者たちは、彼らの発見が科学者が感染症を治療するためのより効果的な薬を設計するのに役立つと信じています。
「世の中には非常に多くのバクテリアと非常に多くの抗生物質がありますが、それらの多くに適用される基本モデルを提案することで、耐性に取り組み、より適切に予測する方法をよりよく理解できます」とRheinstädter教授は述べています。
マイクロメカニズムを理解する必要性
頑固なバクテリアがどのように強力な抗生物質を寄せ付けないかを理解するために、研究者たちはこれらの薬の1つがバクテリアの膜に浸透してその働きをすることを可能にするメカニズムを詳細に研究しました。
この研究のために、研究者たちは、医師が髄膜炎や尿路、目、血液の感染症の治療に使用する抗生物質であるポリミキシンBに目を向けました。
研究者たちは、この特定の薬剤を選択したのは、それがなければ薬剤に耐性のある細菌に対して作用する唯一の抗生物質であったためだと説明しています。しかし、数年前、中国の専門家チームは、1つの細菌遺伝子がこれらの微生物をポリミキシンに対して免疫にする可能性があることを発見しました。
「この特定のケースで、このバクテリアがこの薬をどのように止めているのかを知りたかったのです」と筆頭著者のアドリー・コンドカーは言い、「それを理解できれば、より良い抗生物質を設計できる」と付け加えた。
研究者たちは、細菌の膜の分析を可能にする特殊で感度の高いツールを使用しました。これらのツールは、一本の髪の毛の幅の約100万分の1の寸法を持つ個々の分子でさえもキャプチャする非常に高解像度の画像をレンダリングしました。
「バクテリアの細胞を取り、この薬を加えると、壁に穴が開いて穴あけ器のように機能し、細胞を殺します」とコンドカー氏は述べています。 「しかし、そもそもこれらの穴がどのように形成されたかについては多くの議論がありました。」
耐性菌はどうなりますか？
抗生物質が細菌の膜に浸透するメカニズムは次のように機能します。負の電荷を持つ細菌が、正の電荷を持つ薬剤を自動的に「引き込み」ます。
ただし、これが行われると、細菌の膜は抗生物質に対するバリアとして機能し、抗生物質が細菌の内部に到達するのを防ぎます。通常の状況では、抗生物質が膜に「穴を開ける」のに十分なほど膜が薄いため、これは効果がありません。
しかし、薬剤耐性菌の場合、研究者の最先端技術により、膜がより硬くなり、浸透しにくくなることが明らかになりました。さらに、細菌の負電荷は弱くなります。つまり、抗生物質が細菌を見つけて「付着」するのがより困難になります。
Khondkerが説明しているように、「薬にとって、それはゼリーを切ることから岩を切ることへ行くようなものです。」
研究チームがこれらの変化を確実に特定することができたのはこれが初めてである、と研究者達は強調します。
「このメカニズムについては多くの憶測が飛び交っています。しかし、初めて、膜がより硬くなり、プロセスが遅くなることを証明できます。」
MaikelRheinstädter教授
