北極の海は新薬の宝庫となる可能性が判明

科学者たちは、抗生物質耐性感染症と闘い、次世代の医薬品への道を開く可能性のある、北極海の細菌から新たな化合物を発見した。

抗生物質耐性の問題と新たな機会

抗生物質は現代医学の基盤であり、それがなければ感染症の治療や手術は極めて危険なものとなります。しかし、抗生物質に対する細菌の耐性問題は年々深刻化しており、根本的に新しい抗生物質の発見ペースは著しく遅れています。

新たな生息地の探索

希望の理由はあります。認可されている抗生物質の70%は土壌に生息する放線菌由来ですが、地球上のほとんどの生息地はまだ調査されていません。北極海など、研究が十分に進んでいない他の場所に生息する放線菌から新しい抗生物質を探すことは、有望な戦略です。特に、細菌を直接殺すのではなく、その毒性（病気を引き起こす能力）を低下させる新しい分子が発見されれば、耐性の発達が困難になり、副作用の可能性も低くなります。

高度なスクリーニング法で新たな化合物を発見

「本研究では、高感度スクリーニング（FAS-HCS）とTir転座アッセイを用いて、放線菌抽出物から抗毒性および抗菌性化合物を特異的に同定しました」と、フィンランドのヘルシンキ大学教授で、Frontiers in Microbiology誌に掲載された本研究の筆頭著者であるPäivi Tammela博士は述べています。「私たちは2つの異なる化合物を発見しました。腸管病原性大腸菌（EPEC）の増殖に影響を与えずに毒性を阻害する大きなリン脂質と、細菌の増殖を阻害する化合物です。どちらも北極海から分離された放線菌由来です。」

研究チームは、薬剤候補物質を分析するために、複雑な微生物抽出物を対象とする自動スクリーニングシステムを開発しました。研究者らは、数百種類の未知の化合物の抗ウイルス効果と抗菌効果を同時に試験できる新たな手法を開発しました。彼らは、特に発展途上国において5歳未満の乳幼児に重度の下痢を引き起こすEPEC株を標的として選びました。

抗ウイルス・抗菌化合物の発見

研究対象となった化合物は、2020年8月にノルウェーの研究船クロンプリンツ・ハーコン号の航海中にスヴァールバル諸島沖の北極海で採取された無脊椎動物から分離された4種の放線菌から得られたものです。細菌は培養され、細胞が抽出され、その内容物は分画に分離されました。各分画について、大腸癌細胞に付着するEPECについてin vitro試験が行われました。

研究者らは、これまで知られていなかった2つの異なる生物活性を持つ化合物を発見しました。1つはロドコッカス属の未知株（T091-5）由来、もう1つはコクリア属の未知株（T160-2）由来です。T091-5株由来の化合物は大きなリン脂質として同定され、アクチン台座形成とEPECの宿主細胞表面Tir受容体への結合を阻害することで、強力な抗毒性効果を示しました。T160-2株由来の化合物は強力な抗菌作用を示し、EPEC菌の増殖を阻害しました。

有望な結果と次のステップ

詳細な分析の結果、T091-5株由来のリン脂質は細菌の増殖を阻害しないことが示され、耐性獲得の可能性を低減するため、抗ウイルス療法の有望な候補となることが示唆されました。一方、T160-2株由来の化合物は細菌の増殖を阻害し、新たな抗生物質候補としてさらなる研究が進められています。

これらの化合物の単離・同定には、HPLC-HR-MS2法が用いられました。リン脂質の分子量は約700で、EPECと宿主細胞との相互作用を阻害しました。「次のステップは、化合物生産のための培養条件の最適化と、各化合物の構造と生物学的活性のさらなる特性評価に必要な量の単離です」とタメラ氏は付け加えました。