抗生物質 | ダーウィン・ジャーナル

ゲノム編集で生まれた角のない牛に細菌DNAの混入が発覚ー意図しない外来遺伝子が導入

チャールズ（管理人） — Thu, 12 Sep 2019 23:50:41 +0000

企業がゲノム編集によって家畜の遺伝子を改変したときに、意図しないDNAが組み込まれてしまったことに気づかず、そのまま見過ごされてしまっていたようです。

生物学プレプリントサーバ「bioRxiv」で2019年7月に公開されたAlexis L. Norris氏らの論文によれば、ゲノム編集によって角をなくしたウシの遺伝子を外部機関が調べた結果、外来の細菌の遺伝子が意図せずにウシのDNAに組み込まれてしまっていたことが発覚したようです。

アイキャッチ画像：ゲノム編集で生まれた角のない牛と通常の牛（Alison L. Van Eenennaam氏らの論文[CC]より引用）

ゲノム編集による家畜の遺伝子の改変

参考動画｜SciFri：ゲノム編集によって角が生えないように遺伝子を改変したウシについての解説動画（英語のみ）

ウシの角は他個体や飼育者を傷つける危険性などがあるため、乳牛ではしばしば、子牛の段階でまだ成長していない角を熱によって取り除く（除角）ようです。しかし、この除角は痛みを伴うため、動物福祉の観点から問題視されており、ゲノム編集はその代替策として期待されている面があるようです。

ゲノム編集された除角牛の遺伝子から、意図しない細菌のDNAを発見

今回、FDA（アメリカ食品医薬品局）がゲノム編集された除角牛の遺伝子を調査した結果、目的の遺伝子を導入するために使われた鋳型プラスミド（細菌のDNA）が、意図せずウシのゲノムに組み込まれてしまっていたことが確認されたようです。

↑a：鋳型プラスミド　b：編集されていない遺伝子　c：編集された遺伝子 ⇒ 一方の対立遺伝子にはプラスミドの一部と導入遺伝子の余分なコピーが組み込まれてしまっている（Alexis L. Norris氏らの論文[CC0]の図を引用）

この牛に組み込まれたプラスミドには抗生物質耐性遺伝子などが含まれていたようですが、牛そのものへの潜在的な影響や、この牛を人間が食べる場合の安全性などについては、この論文では特に言及されていません。

企業や研究者がゲノム編集による意図しない遺伝子変異を見過ごさないためには、既存のスクリーニング技術をさらに改良することが必要なようです。

主要参考文献・出典情報（CC0）Alexis L. Norris, Stella S. Lee, Kevin J. Greenlees, Daniel A. Tadesse, Mayumi F. Miller, Heather Lombardi. Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. bioRxiv 715482; doi: https://doi.org/10.1101/715482

管理人チャールズの感想

昨年末には、中国でゲノム編集によりHIV耐性を持つように遺伝子改変された赤ちゃんが誕生し、大きな物議を醸していましたね。

最近では、医療面への応用だけでなく、遺伝子改変した家畜や作物など、ゲノム編集食品の規制・表示についても色々と議論が行われているようです。

潜在的なメリットとデメリット、安全性や倫理的な問題など考えるべきことはたくさんありますが、ほとんどの全ての人がいずれは向き合わざるを得ない重要なテーマだと思います。

ゲノム編集については以下の記事でも取り上げています。

ゲノム編集・CRISPRとは？図や動画でわかりやすく簡単に原理・応用例や倫理的問題を解説

ノーベル賞候補ともいわれるゲノム編集技術（→追記：2020年ノーベル化学賞）。この衝撃的な最新テクノロジーは私たちの社会や生活を大きく変えつつあります。まだ日本語でわかりやすい説明が少ないように思いますので、英科学誌「ネイチャーコミュニケ...

世界初の遺伝子編集ベビーを誕生させた中国研究者、自ら語る【動画】

2018年11月に世界で初めて遺伝子編集した双子の赤ちゃんを誕生させたと発表して、メディアや科学者たちから強い批判を浴びている中国の賀建奎（フー・ジェンクイ）氏。受精卵のゲノム編集は、倫理的な問題などから、中国を含む多くの国で規制されてい...

ゲノム編集でアルビノのトカゲが誕生【最新研究】

ゲノム編集をハ虫類に応用するのはこれまで技術的に難しかったようですが、今回トカゲで成功したようです。学術誌「セル・リポーツ」に2019年8月に掲載されたAshley M.Rasys氏らの研究では、CRISPR Cas9（クリスパーキャスナ...

リンゴやコーンを食べるカイコが誕生、ゲノム編集で味覚の遺伝子を破壊ー最新研究

カイコの幼虫は、なぜ桑の葉しか食べないのだろう？その原因と考えられる遺伝子が見つかった。米科学誌「プロス・バイオロジー」に2019年2月に掲載されたZhong-Jie Zhang氏らの研究では、味覚受容体に関連すると思われる遺伝子を破壊する...

HIVの除去にマウスで成功ー抗ウイルス薬とゲノム編集を併用、完治治療へ向け一歩前進か【最新研究】

抗ウイルス薬を用いる現在のHIV（ヒト免疫不全ウイルス）治療では、HIVは完治しないため、薬を一生飲み続ける必要があるようです。しかし今回、英科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に2019年7月に掲載されたPrasanta K. Da...

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糞便移植治療で自閉症の症状が長期にわたり改善ー最新研究

チャールズ（管理人） — Mon, 15 Apr 2019 11:06:57 +0000

健康な人のうんちを移植して腸内微生物相を変えることで、もしかすると様々な病気が治療できるようになるかもしれない。英科学誌「サイエンティフィック・リポーツ」に2019年4月に掲載されたDae-Wook Kang氏らの研究によれば、糞便移植など、体内の共生微生物を移植する治療によって、子供の自閉症の症状や胃腸の問題が長期間にわたって改善されることがわかったという。

アイキャッチ画像クレジット：Darryl Leja, National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health [CC]

マイクロバイオームによる自閉症治療の新たな可能性

参考動画 | Biodesign Institute “The Gut Microbiome: Opening new possibilities for autism treatment”（英語のみ）：本論文の共著者であるRosa Krajmalnik-Brown氏らが、腸のマイクロバイオーム（微生物叢）を利用した自閉症治療の新たな可能性などについて語っている。多くの自閉症の子供が胃腸の問題を抱えており、また、抗生物質による治療で自閉症の症状が改善したとの研究報告があったことから、マイクロバイオームに着目し始めたという。

多くの研究によって、自閉症スペクトラム障害（ASD）を持つ人では腸内微生物叢に異常がみられることが報告されており、腸のマイクロバイオーム（≒共生微生物群集、腸内フローラ）と自閉症的な行動との間に関連があることが示唆されている。

そのため、健康な人から腸内微生物を移植することによって腸のマイクロバイオームを改変することで、自閉症の子供の胃腸の症状や行動的な症状を改善できる可能性が注目されている。

マイクロバイオームによる自閉症治療の成功例

2017年に掲載された論文*では、抗生物質・胃酸抑制・腸の洗浄・糞便移植を組み合わせたマイクロバイオームの移植治療によって、胃腸の症状、自閉症に関連した症状、そして腸のマイクロバイオームが大きく改善されたことがすでに報告されていた。

*Microbiota Transfer Therapy alters gut ecosystem and improves gastrointestinal and autism symptoms: an open-label study
Dae-Wook Kang et al. https://doi.org/10.1186/s40168-016-0225-7

糞便移植治療から2年たった後でも、効果は持続していた

本研究の調査結果（赤が治療前、緑が治療終了時点、水色が治療終了から8週間後、紫が治療終了から2年後）。胃腸の症状の大半については、2年後でも治療の効果が持続していた。自閉症に関連する症状などでは、治療終了時点よりさらに改善が見られた指標もあった。（Dae-Wook Kang氏らの論文 [cc] より引用）

今回、Dae-Wook Kang氏らの研究では、この糞便移植治療を受けた同じ自閉症の子供たちの2年後の状態を調査した。その結果、

★胃腸の症状の大半については、2年たった後でも、治療の効果が持続していた。

★自閉症に関連する症状では、治療終了時点よりもさらに改善が見られた指標もあった。

★腸内微生物の多様性増加やビフィズス菌の相対量の増加など、マイクロバイオームの重要な変化も持続していた。

本研究によって、糞便移植などによる微生物叢の移植治療は、胃腸の問題を抱える自閉症の子供たちに対して、長期にわたって安全で有効である可能性が示唆された。

ただし、本調査はオープンラベルの試験（患者や医者が治療の内容を知っている試験）であったため、プラセボ効果（患者が、薬に効き目があると思い込むことで、病気の症状が改善する効果）は否定できない。今後のさらなる研究が望まれる。

※糞便移植には適切な処理などが必要ですので、専門的知識のない方が自己判断で行うことはお控えください。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Kang, D., Adams, J.B., Coleman, D. et al. Long-term benefit of Microbiota Transfer Therapy on autism symptoms and gut microbiota. Sci Rep 9, 5821 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-42183-0

管理人チャールズの感想

この研究報告を見る限り、糞便移植治療によって、様々な症状が大きく改善されたようですので、マイクロバイオームによる治療には、個人的に大きな可能性を感じました。様々な研究によって脳と腸の関連が明らかにされつつあるようですので、自閉症に限らず、アルツハイマー病やパーキンソン病など色々な病気で、マイクロバイオームによる治療の新しい可能性が開かれているのかもしれません。

※マイクロバイオームがヒトの健康に及ぼす影響などについては、次の記事でも触れています。

マイクロバイオームとは？健康のためにあなたが知るべき5つの事実

腸内細菌・腸内フローラなどとして知られる「マイクロバイオーム」は、2007年に始まったヒトマイクロバイオームプロジェクト以降、生物学研究において最も注目されているトピックの1つのようです。この記事では、管理人が見つけた解説動画を中心にして...

のどや鼻にいる微生物群がインフルエンザ予防に役立つ？マイクロバイオーム最新研究

私たちの鼻やのどにいる微生物群は、ひょっとするとインフルエンザに対する免疫と関わっているのかもしれない。米科学誌「プロスワン」に2019年1月に掲載されたKyu Han Lee氏らの論文では、のどや鼻にいる微生物叢（マイクロバイオーム）の種...

抗生物質の副作用ーマイクロバイオームへの悪影響で免疫力低下

抗生物質の過剰な使用を避けるべき新たな理由が見つかった。米科学誌「プロス・パソジェンズ」で先月発表されたKoji Watanabe氏らの研究によると、抗生物質の使用により腸内のマイクロバイオーム（細菌叢、微生物叢）が撹乱されると免疫力が低...

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マイクロバイオームとは？健康のためにあなたが知るべき5つの事実

チャールズ（管理人） — Fri, 22 Feb 2019 01:23:32 +0000

腸内細菌・腸内フローラなどとして知られる「マイクロバイオーム」は、2007年に始まったヒトマイクロバイオームプロジェクト以降、生物学研究において最も注目されているトピックの1つのようです。

この記事では、管理人が見つけた解説動画を中心にして、ヒトの健康にとって重要と思われる、マイクロバイオームに関する5つの事実についてまとめみてみました。

アイキャッチ画像：腸内微生物環境の3Dモデル　Courtesy of Pacific Northwest National Laboratory（creative commons）

マイクロバイオームとは？

参考動画：「バクテリアはどうやってあなたの体を支配しているか（”How bacteria rule over your body”）」 –　マイクロバイオーム（Kurzgesagt – In a Nutshell）：マイクロバイオームの概要についてわかりやすく解説したアニメーション動画（日本語字幕あり）

ヒトの体内と体表には、100兆以上の共生微生物が生息していると言われています。細菌を中心として、ウイルス、菌類な様々な微生物がいます。腸内細菌が特に注目されていますが、肌、口の中、膣など色々な部位に生息しています。ヒトにとって無害なもの、有益なもの、有害なものなど様々です。

これらの微生物を全て合わせたものをマイクロバイオータと呼ぶようです。

そして、このマイクロバイオータが含む遺伝子を全て合わせたものをマイクロバイオームと呼ぶようです。

※ただし、これら2つの用語は互いに区別なく使われることも多いようです。

この微生物の遺伝子を全て合わせたもの（＝マイクロバイオーム）は、ヒトの全遺伝子数の150倍にもなるようです。つまり、遺伝子の数でいえば、私たちの体を動かしている全遺伝子のうち、私たち自身の遺伝子が占める割合は、たった0.5％ほどに過ぎないのです。私たちは微生物によって生かされているといっても過言ではないのかもしれませんね。

以下、マイクロバイオームと健康に関する5つの事実です。

１、マイクロバイオームは様々な病気と関係しており、あなたの脳や行動にさえ影響を与える

マイクロバイオームは例えば、肥満、ニキビ、喘息、アレルギー、アトピー、糖尿病、多発性硬化症、がん、自閉症、うつ病、アルツハイマー病など、様々な病気との関連が指摘されています。

肥満とマイクロバイオームの関連を示したマウス実験

参考動画：「ヒトの腸内微生物によってマウスは痩せる」”Human gut microbes slim mice” （Washington University in St. Louis）（英語のみ）

一方はやせており一方は肥満である、人間の双子の腸の共生微生物をそれぞれ無菌マウスに移植した実験の結果、健康的な食事を与えられた場合、やせた人から微生物を移植されたマウスはやせたままだった一方、肥満の人から微生物を移植されたマウスでは体重が増加して太り、インスリン抵抗性に関わる代謝の問題が発生したそうです。

さらに、2匹のマウスを一緒にして互いの腸内にどちらの微生物が侵入できるか実験で調べたところ、その結果は食べ物によって変わることがわかりました。

飽和脂肪が少なく野菜・果物が多い健康的な食事を与えられた場合は、肥満の人由来の微生物を移植されたマウスは、やせた人由来の微生物が腸内に侵入したため、体重増加が防止できました。しかし、飽和脂肪が多く野菜・果物が少ない不健康な食事を与えられた場合は、肥満の人由来の微生物を移植されたマウスは、やせた人由来の微生物が腸内に侵入・定着できなかったため、体重が増加してしまったようです。

関連論文： Vanessa K. Ridaura et al. Gut Microbiota from Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice. Science, 2013; 341 (6150): 1241214 DOI: 10.1126/science.1241214

関連記事　⇒　朝食を食べることはダイエットには役立たない可能性、最新研究が示唆

がん治療にマイクロバイオームが役立つ？

参考動画：「マイクロバイオーム：腸内細菌はどのようにがん治療に役立ちうるか」”The microbiome: how might gut bacteria help treat cancer?”（Cancer Research UK）：（英語のみ）

腸内細菌は、治療に対して、がんがどのように反応するかに影響を与えているかもしれません。患者の腸内細菌が変われば、がんに対する免疫療法の効果が高まる可能性があるようです。

糖尿病とマイクロバイオームの関連

関連動画：「2型糖尿病は腸内細菌が引き起こすかもしれない」”Type 2 diabetes may be caused by gut bacteria”（University of Copenhagen UCPH）：（英語のみ）

近年増加している2型糖尿病は、もしかすると腸内細菌によって引き起こされるのかもしれません。

マイクロバイオームは脳や行動に影響を与える

参考動画：「心を変える微生物：マイクロバイオームはいかに脳と行動に影響するか」Mind-altering microbes: how the microbiome affects brain and behavior: Elaine Hsiao at TEDxCaltech　（TEDx Talks）

ヒトの様々な行動や、多発性硬化症、自閉症、うつ病などとマイクロバイオームの関連について触れられています（日本語字幕あり）

２、粉ミルク育児や帝王切開出産は、子供に健康上のリスクをもたらしうる

母乳のメリット

参考動画：「母乳について私たちが知らないこと」”What we don’t know about mother’s milk | Katie Hinde”　（TED）（日本語字幕あり）

母乳は例えば、子供の腸内細菌を育み、免疫上のメリットをもたらすことが知られています。

帝王切開出産のデメリット

参考動画：帝王切開出産のリスクに関する解説　”The New Birth Trend That’s All About Bacteria – IBD in the News” （Mayo Clinic）：（英語のみ）

帝王切開出産では、経膣出産よりも、子供の炎症性腸疾患（IBD）や喘息、アレルギーのリスクが高まるとの研究報告があるようです。帝王切開では母体の膣にいる細菌が子供に伝わらないことが原因と考えられていますが、膣の体液をしみこませたガーゼを新生児に塗り付けることで、母体由来の細菌をうまく定着させることができるかもしれない、とのことです。

３、抗生物質の過剰な使用には、健康上のリスクがある

参考動画：抗生物質過剰使用の問題や耐性菌についてのわかりやすい解説 “The Antibiotic Apocalypse Explained” （Kurzgesagt – In a Nutshell）（日本語字幕あり）

抗生物質は医療の歴史における革命的発明であり、これまでたくさんの人々の命を救ってきました。しかし一方で、近年、抗生物質は過剰に使用されています。

たとえば、風邪やインフルエンザは基本的に細菌ではなくウイルスが原因と考えられているため、抗生物質は効かないにもかかわらず、病院で処方されることがあります。また、畜産業で家畜に対して大量の抗生剤が使われることが問題視されているようです。

抗生物質の過剰使用がもたらす問題は大きく２つあります。一つは、抗生物質が効かない抗生物質耐性菌の出現を促すこと、もう一つは、抗生物質の使用によりマイクロバイオームがかく乱されることで個人の健康リスクが高まる可能性があることです。

抗生物質のメリット・デメリットをよく考慮したうえで、抗生物質の不要な使用を減らしていくことが必要とされているようです。

同様に、抗菌剤や現代社会の「清潔」は、場合によって有益なマイクロバイオームに悪影響を及ぼすことで、あなたの健康を損ねる可能性があります。全ての細菌が悪さをするわけでは決してなく、それどころか、人間の健康にとって欠かせない細菌も少なくないと思いますので、状況に応じて冷静に判断することが大切かもしれませんね。

※原則として、抗生物質は医師や薬剤師の指示や相談のもとで、必要な場合に、適切な量を適切な期間、服用して下さい。自己判断のみで服用を途中でやめたりすると、耐性菌を増やす原因となる可能性がありますのでご注意下さい。

４、あなたが食べたものは、マイクロバイオームを通してあなたの健康に影響する

参考動画：「あなたの食生活がどのように腸の健康に影響するか」 – シルパ・ラヴェラ（TED-Ed）日本語字幕あり

フランスには「あなたが何を食べているか言ってごらん、そうすればあなたがどんな人物か当ててあげよう」といった内容の諺があるそうです。上の動画では、健康のために腸内細菌の多様性を維持する方法の一般論の1つとして、果物や野菜に含まれる食物繊維や、加工が最小限の新鮮な食品の摂取などを推奨しています。

５、糞便移植など新しい治療法が試されつつある

糞便バンク「オープンバイオーム」

参考動画：「あなたのうんちが誰かの命を救うかもしれない」”Your Poop Could Save Someones Life | VICE on HBO”（VICE News）：（英語のみ）

糞便の中身の大半は、細菌だと言われています。近年、ある種の感染症を治療するために、患者に健康な人の糞便を移植する医療行為が大きな成果を上げています。「オープンバイオーム」という非営利の糞便バンクでは、適正審査を通過した糞便提供ボランティアに対して、一回につき40ドルの報酬が与えられているそうです。

自閉症患者への糞便移植

参考動画：「糞便移植は自閉症の子供たちを助けられるか？」”Can fecal transplants help children with autism? “（Fox News）（英語のみ）：糞便移植によるマイクロバイオームの移植によって、自閉症の子供の胃腸障害や行動などに改善が見られたとするニュース報道です。

他にもプロバイオティクス（＝適量ならば健康上の利益がある、生きた微生物）やプレバイオティクス（＝有益な微生物を増やすような「細菌の餌」）などが新たな病気の治療法として注目されているようです。今後のさらなる研究でどんなことが明らかにされるか、楽しみですね。

参考文献：アランナコリン著あなたの体は9割が細菌: 微生物の生態系が崩れはじめた（河出書房新社）※Amazonへのアフィリエイトリンクを含んでいます

読みやすい翻訳で、マイクロバイオームとヒトの健康について幅広い視点からわかりやすくまとめられていると思います。

⇒　糞便移植治療で自閉症の症状が長期にわたり改善ー最新研究

⇒ 抗生物質の副作用ー腸内フローラへの悪影響で免疫力低下

⇒　のどや鼻にいる微生物群がインフルエンザへの免疫に関連？マイクロバイオーム最新研究

⇒ 抗生物質耐性菌の耐性遺伝子の起源・伝播メカニズムが解明ー最新研究

⇒ 抗生物質耐性菌への画期的対策で緑膿菌や大腸菌の成長を阻害ー最新研究

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抗生物質が効かない薬剤耐性菌とは？問題や原因・対策を動画でわかりやすく解説！

チャールズ（管理人） — Mon, 13 Nov 2017 21:10:16 +0000

抗生物質・抗菌薬が効かない薬剤耐性菌は、私たち人間にとって近年恐ろしい脅威となっています。

抗生物質が効かなければ、ちょっとした怪我やありふれた感染症でも死に至る危険があります。

あらゆる抗生剤が効かない「スーパー耐性菌」もすでに確認されており、専門家だけでなくすべての人が耐性菌について知っておく必要があるでしょう。

このような薬剤耐性菌の問題や原因・対策をやさしく理解できる動画を見つけましたので、ご紹介します。

恐怖の薬剤耐性菌とは？

参考：Kurzgesagt – In a Nutshellの動画：抗生物質耐性菌についての解説（日本語字幕あり）

参考：TED-Edの動画「抗生物質に対する耐性が生まれるのはなぜか？」（日本語字幕あり）

⇒ 抗生物質耐性菌の耐性遺伝子の起源・伝播メカニズムが解明ー最新研究

⇒ 抗生物質耐性菌への画期的対策で緑膿菌や大腸菌の成長を阻害ー最新研究

⇒ 抗生物質の副作用ー腸内フローラへの悪影響で免疫力低下

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抗生物質の副作用ーマイクロバイオームへの悪影響で免疫力低下

チャールズ（管理人） — Mon, 04 Sep 2017 20:04:26 +0000

抗生物質の過剰な使用を避けるべき新たな理由が見つかった。

米科学誌「プロス・パソジェンズ」で先月発表されたKoji Watanabe氏らの研究によると、抗生物質の使用により腸内のマイクロバイオーム（細菌叢、微生物叢）が撹乱されると免疫力が低下することが示唆された。

マイクロバイオーム（微生物叢、細菌叢）とは？

参考動画：Kurzgesagt – In a Nutshellより「腸内細菌はどのようにヒトの体を支配している？」日本語字幕あり

ヒトの体内には100兆もの微生物が生息していると推測されている。大部分の微生物は腸にすんでいる。このような細菌やウイルス、菌類などヒトの体内や体表にすむ全ての微生物の遺伝子素材をマイクロバイオームと呼んでいる。マイクロバイオームは、食べ物の消化を助けたり、ビタミンを生産したり、ヒトの免疫システムを制御したり、さらにはヒトの行動にまで影響を与えたりしていることが近年明らかにされつつある。

抗生物質の過剰使用という問題

近年、複数の抗生物質が効かない「多剤耐性菌」が増加しており、抗生物質の過剰な使用が問題視されている。

抗生物質の使用は耐性菌が増える原因となるだけでなく、マイクロバイオームを撹乱して人体に悪影響を及ぼす可能性もある。

Koji Watanabe氏らの研究では、ヒトの幼児と抗生物質で処理したマウスで、マイクロバイオームとアメーバ症の関係について調べられた。

アメーバ症とは

マイクロバイオームがアメーバ症に影響？

赤痢アメーバが引き起こすアメーバ症は、自覚症状がないものから命の危険に及ぶものまでさまざまで、寄生性の感染による病気・死亡の世界的に主要な原因の一つである。しかし感染を引き起こす決定要因はいまだにはっきりしていない。近年の研究により、マイクロバイオームが赤痢アメーバの病原性に影響することが示唆されている。

免疫の役割を果たす「好中球」

一方、好中球は、赤痢アメーバの腸への侵入を防ぐための免疫として重要な役割を果たす。

マイクロバイオームのバランスが崩れる（ディスバイオーシス, Dysbiosis）と好中球に影響が及ぶことが知られているが、感染症の防止にどう関係するかはまだわかっていない。

Koji Watanabe氏らの研究ではマイクロバイオームがアメーバ症の症状の深刻化にどう関係しているか調べられた。

抗生物質によりアメーバ症が深刻化

・アメーバ症の症状が顕在化した子供ではマイクロバイオーム（腸内細菌など）の多様性が低下していた。

・抗生物質であらかじめ処理したマウス（=腸内細菌など微生物群の多様性低下）では、アメーバ症の症状が深刻化した。

腸内フローラ（マイクロバイオーム）が赤痢アメーバに対する免疫に及ぼす影響（Koji Watanabe氏らの論文の図を改変）

マイクロバイオームのバランスが崩れると、好中球をうまく呼び込むことができず、また粘膜による防御機能も低下するため、アメーバ症が深刻化することがわかった。

管理人チャールズの感想

耐性菌の増加とはまた別な視点から抗生剤の問題点が指摘されましたね。同時にマイクロバイオームの重要性も浮き彫りになりました。今後も多様な観点から人々の健康に関する理解が深まっていくことが期待されます。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Watanabe K, Gilchrist CA, Uddin MJ, Burgess SL, Abhyankar MM, Moonah SN, et al. (2017) Microbiome-mediated neutrophil recruitment via CXCR2 and protection from amebic colitis. PLoS Pathog 13(8): e1006513. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006513

⇒　驚異のヒト体内共生微生物、健康のためにあなたが知るべき5つの事実ーマイクロバイオームとは？

⇒　糞便移植治療で自閉症の症状が長期にわたり改善ー最新研究

⇒　のどや鼻にいる微生物群がインフルエンザへの免疫に関連？マイクロバイオーム最新研究

⇒ 30年来の謎、病原菌の抗生物質耐性遺伝子の起源が解明ー最新研究

⇒ 抗生物質耐性菌に対する画期的新手法、緑膿菌や大腸菌の成長を阻害ー最新研究

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抗生物質耐性菌の耐性遺伝子の起源・伝播メカニズムが解明ー最新研究

チャールズ（管理人） — Fri, 23 Jun 2017 15:45:32 +0000

抗生物質ストレプトマイシンを発見したワクスマンら

近年、薬が効かない耐性菌の増加が人類にとって脅威となりつつある。

このような抗生物質耐性遺伝子の起源はどこにあり、どのようにして病原菌に伝播するのだろうか？

30年来の謎が、ついに解明された。耐性遺伝子は、どうやら抗生物質を作り出した張本人である放線菌に由来するらしい。

ネイチャー・コミュニケーションズに今月発表されたXinglin Jiang氏らの研究では、一部の抗生物質耐性遺伝子の起源が放線菌であることを支持する証拠が見つかった。

耐性菌増加で「ポスト抗生物質時代」へ

抗生物質が効かない耐性菌の増加が近年懸念されている。

WHO（世界保健機関）は、21世紀に抗生物質が役に立たなくなる「ポスト抗生物質時代」が来る可能性について警告している。抗生物質が効かなければ、ちょっとした怪我やありふれた感染症で死に至る危険がある。

抗生物質耐性遺伝子はどこからやってくるのか？

放線菌とは？

放線菌、特にストレプトマイセス属は、ストレプトマイシンなど臨床的に重要な抗生物質を多数生産している。

こうした抗生物質を生産する細菌は、抗生物質に対する自己防衛などに役立つ耐性遺伝子も同時に持っていることが多い。

40年来の謎

早くも1973年には、細菌に見られる抗生物質耐性酵素の一部は、その抗生物質を生産する放線菌に由来するという仮説が提唱されていたが、直接的な証拠は見つかっていなかった。

Xinglin Jiang氏らの研究では、大腸菌や緑膿菌などヒトにとって重要な病原菌を含むプロテオバクテリアで耐性遺伝子が調べられた。

耐性遺伝子は放線菌を起源として伝播していた

研究の結果をまとめると、

〇いくつかの耐性遺伝子のタンパク質は、プロテオバクテリア自身を含む他のあらゆる門の細菌で見られるタンパク質より、放線菌のタンパク質と類似していた。

〇系統樹も、いくつかのタンパク質が放線菌から水平伝播したことを示唆。

〇耐性遺伝子の近隣の遺伝子が作り出すタンパク質も放線菌のものと類似しており、付加的に一緒に水平伝播した可能性を示唆。

このような証拠から、プロテオバクテリアの耐性遺伝子の一部は放線菌から伝達されたことが示唆された。

放線菌から耐性遺伝子が伝わるメカニズム「キャリー・バック (carry back)」

また、耐性遺伝子が放線菌からプロテオバクテリアに伝わるメカニズム（”carry back” [元の所へ戻す]メカニズム）も、それを支持する証拠とともに提案された（下図参照）。

　耐性遺伝子が細菌に伝播する”carry back” [元の所へ戻す] メカニズムの模式図（Xinglin Jiang氏らの論文の図を改変）

１、接合というプロセスによってプロテオバクテリアから放線菌に遺伝子が伝達される。

２、放線菌の細胞内で、耐性遺伝子が、プロテオバクテリアに注入された遺伝子の間にサンドイッチ状に転移する。

３、放線菌が死んだあと、自然形質転換によって、耐性遺伝子を含む遺伝子が再びプロテオバクテリアの遺伝子の相同な場所に組み込まれる。

つまり「キャリーバック(carry back)」メカニズムとは、プロテオバクテリアの遺伝子がいったん放線菌に取り込まれて耐性遺伝子が組み込まれたあと、放線菌の死後、再びその遺伝子がプロテオバクテリアに取り込まれるという仕組みだといえる。

このようにして放線菌を起源とする耐性遺伝子が伝播していったと考えられる。

※放線菌からプロテオバクテリアへの接合、形質導入は今のところ知られていない。一方、プロテオバクテリアは接合により、系統的に離れた生物体であってもDNAを伝達することがよく知られている。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Jiang, X., Ellabaan, M., Charusanti, P. et al. Dissemination of antibiotic resistance genes from antibiotic producers to pathogens. Nat Commun 8, 15784 (2017). https://doi.org/10.1038/ncomms15784

管理人チャールズの感想

最近懸念されている耐性菌についての研究でしたが、とても興味深い結果だと思いました。耐性遺伝子が放線菌から病原菌にダイレクトに伝わるわけではなく、病原菌からいったん離れた遺伝子が修飾されたあとで再びブーメラン的に返ってくるというのが面白いですね。

ただ、耐性遺伝子の起源・伝播メカニズムが明らかになっても、すぐに耐性菌の増加を防げるわけではないかもしれません。今後のさらなる研究・応用が期待されます。

⇒ 抗生物質耐性菌への画期的対策で緑膿菌や大腸菌の成長を阻害ー最新研究

⇒ 抗生物質の副作用ー腸内フローラへの悪影響で免疫力低下

⇒　驚異のヒト体内共生微生物、健康のためにあなたが知るべき5つの事実ーマイクロバイオームとは？

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抗生物質耐性菌への画期的対策で緑膿菌や大腸菌の成長を阻害ー最新研究

チャールズ（管理人） — Sun, 18 Jun 2017 19:54:50 +0000

抗生物質が効かない耐性菌の増加が近年懸念されている。抗生物質に代わる、新たな手段を見つけることが急務だ。

ネイチャーの姉妹誌「サイエンティフィック・リポーツ」に今年発表されたDaniel Zhitnitsky氏らの研究では、抗生物質に代わって細菌の成長を阻害する新たな手法が発見された。

それは、遷移金属と有機酸（例えば「銅」+「酢」）の組み合わせによる相乗効果だ。

耐性菌増加でポスト抗生物質時代へ

抗生物質は現代医療のかなめだ。臨床現場のみならず、家畜の飼料や作物の保護にも幅広く利用されている。しかし抗生物質が成功し、幅広く使用されることで、抵抗性を持つ細菌の出現が促されている。ここ10年で多くの病原菌が多剤耐性を持った系統を生み出している。

2014年に世界保健機関（WHO）が発表した報告によると、21世紀に抗生物質が役に立たなくなる「ポスト抗生物質時代」が到来する可能性は十分現実味を帯びているという。抗生物質が効かなければ、ちょっとした怪我やありふれた感染症で死に至る危険がある。

抗生物質の使用を減らす1つの方法は、代替手段を用いることだ。

先人たちはこのような代替手段を何千年もずっと用いてきた。

抗生物質に代わる手段

遷移金属

周期表中の遷移金属

例えば古代エジプト（BC2000年）では、水を消毒したり食物を保存するために銅や銀が使われていた。ペルシャのキュロス大王（～BC600年）は銀の器で運ばれていない水を飲むことを拒んだという。近代医学の父ヒポクラテスは遷移金属の抗細菌効果に気付いており、傷の治療に銀を含む軟膏を用いた。

現代でも、遷移金属は医療器具のコーティングや、傷・やけどの治療などに用いられている。また、作物・果樹・花などでは、銅による抗細菌処理が日常的に行われている。

しかし遷移金属の利用は、その効果やコスト・毒性・土壌や貯水池への悪影響などのために、特定の状況に限られている。

有機酸

酢を使った保存食品、ピクルス

一方、環境により優しい代替手段は、酢の主成分である、酢酸基を含む有機酸だ。

有機酸も何百年にもわたって使われてきており、現在でも、最も広く食料保存に用いられている。

しかし、遷移金属と有機酸は、それぞれ単独では抗細菌活性が弱い。

Daniel Zhitnitsky氏らの研究では、安価で安全で調達しやすい代替手段を見つけるために、この2つを組み合わせた相乗効果について調べた。

遷移金属+有機酸の効果は絶大！

結果をまとめると・・・

・有機酸は細菌の細胞内への遷移金属の流入を増加させることによって、遷移金属の抗細菌作用を増強させた。

・最大での1000倍の細菌成長阻害効果があった。

・大きな相乗効果が見られた細菌には、大腸菌・サルモネラ菌・緑膿菌・コレラ菌など重要な病原菌が含まれる。

・食料の保存や作物の保護の戦略を、簡単に改善できるかもしれない（例：酢の保存食に亜鉛や銅を加える、作物保護用の銅のスプレーに有機酸を加えるなど）。

・有機酸を組み合わせることで金属の使用量を減らせれば、健康や環境にとって好ましい。

・生物医療、農業、経済、環境分野で大きな可能性を秘めている。

主要参考文献・出典情報（Creative Commons）

Zhitnitsky, D., Rose, J. & Lewinson, O. The highly synergistic, broad spectrum, antibacterial activity of organic acids and transition metals. Sci Rep 7, 44554 (2017). https://doi.org/10.1038/srep44554

管理人チャールズの感想

病原菌の薬剤抵抗性は人類の深刻な脅威だと思います。あらゆる抗生物質が効かない「スーパー耐性菌」のニュースも時々見かけます。

農業における害虫の農薬耐性の進化などと同様、原理的に細菌の抵抗性の進化は抑えがたいと思うので、単純な抗生物質投与に代わる何らかの手段の開発が必要でしょう。

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