広報活動

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2014年12月17日

理化学研究所

バクテリアの抗生物質耐性を予測する新手法を開発

-少数遺伝子の発現量変化から高精度に抗生物質への耐性を予測-

さまざまな抗生物質への耐性能の解析の図

さまざまな抗生物質への耐性能の解析

「ポスト抗生物質時代」という言葉をご存知ですか?近い将来、病原菌に対して抗生物質が効かなくなってしまう時代がやってくると、世界保健機構(WHO)が声高に警告を発しています。抗生物質は病原菌を死滅させたり、増殖を抑えたりする働きがありますが、抗生物質が効かなくなる病原菌、とくに複数の抗生物質への耐性をもつ「多剤耐性菌」が出現し、世界的な問題になっています。新しい抗生物質を開発しても、投与を続けることによって、多くの場合、その抗生物質への耐性菌が現われて効果が失われていきます。耐性菌の出現を抑制することが急務ですが、その手法を開発するには、病原菌が抗生物質耐性菌へと進化する過程で何が起こっているのかを明らかにしなければなりません。しかし、その過程は、ゲノム配列の変化や細胞の状態の変化など、多くの要素が絡み合う複雑な仕組みであり、全貌が解明されているとはいえない、というのが現状です。

理研の研究チームは病原性のない大腸菌を用いて、バクテリアが抗生物質耐性を獲得する仕組みを解明する手法の開発に取り組みました。さまざまな抗生物質を添加した環境で大腸菌を長期に植え継いで培養することで、生体内で行われる抗生物質に対する耐性獲得の進化プロセスを、生体外で再現できる実験システムを作りました。実験では、どの遺伝子で突然変異や発現量の変化が起きるのかなどを調べるとともに、薬剤に対する耐性の変化を詳細に解析しました。その結果、1つの抗生物質への耐性獲得が、他の抗生物質に対する耐性獲得をも引き起こす一方で、別の抗生物質では耐性が低下することを発見しました。また、耐性を獲得した大腸菌では、数千個の遺伝子で発現量変化が見られるのですが、どの抗生物質への耐性を獲得するのかについては、数個の遺伝子の発現量が分かれば高い精度で予測できることを、統計的な手法によって示しました。さらに、耐性を持つ株で生じたゲノムの突然変異を調べたところ、類似した発現量変化が起こっている耐性株間で、必ずしも類似した変異が生じているのではなく、さまざまな変異が似通った遺伝子発現量の変化を引き起こしていることが分かり、それが抗生物質耐性の獲得につながっていると考えられました。

開発した手法により、どの遺伝子がどの抗生物質の耐性獲得に寄与しているかの解析が可能になります。この成果は、耐性獲得を抑制する手法の開発や、新しい抗生物質の開発につながると期待できます。

理化学研究所
生命システム研究センター 生命モデリングコア 多階層生命動態研究チーム
チームリーダー 古澤 力 (ふるさわ ちから)