感染症と戦うために自らの細菌を活用する

ワイヤードアイコン

ノーベル賞受賞生物学者エリザベス・ブラックバーン

ノミネート

ソーク研究所の分子生理学者、ジャネル・エアーズ

免疫学者は長い間、患者が感染症から生き延びる唯一の方法は、侵入した病原体を殺すことだと信じていました。そして、その信念に基づいて構築された研究は、抗生物質やワクチンに関する非常に重要な発見につながりました。しかし、この分野で働き始めたばかりの私にとって、病原体を殺すことだけが全てであるというのは、あまり理にかなっていませんでした。その理由は2つあります。

第一に、感染症は免疫系が病原体を認識して殺すという単純なメカニズムよりも複雑です。例えば敗血症は、本来無菌であるべき体の部位に微生物が侵入することで発症します。免疫系は過剰な炎症反応を起こし、その炎症は病原体そのものよりもはるかに大きなダメージ、つまり組織損傷、臓器不全、そして最終的には患者の死をもたらします。つまり、感染症を生き延びるということは、こうした二次的な被害を最小限に抑えることも意味するのです。

2つ目は進化の問題です。私たちの体には、生きるために必要な数兆もの有益な微生物が溢れています。もし免疫システムが遭遇する細菌をすべて殺してしまうとしたら、マイクロバイオームを構成するすべての微生物とのこのような関係を進化させることは決してできなかったでしょう。

画像には広告、ポスター、パンフレット、紙、チラシ、テキストが含まれている場合があります

博士課程の途中で、1800年代の論文を見つけました。その論文には、病原体からの攻撃を受けた際に適応力を高めるよう進化した植物の防御システムについて書かれていました。動物にも同じようなものがあるかどうか確かめたいと思いました。そこで、1,200種類以上のショウジョウバエに致死量の病原体リステリア・モノサイトゲネスを注射する実験を行いました。すると、特定の種類のショウジョウバエが、他のショウジョウバエと同様に病原体と戦う能力があるにもかかわらず、他のショウジョウバエよりも早く死ぬことがわかりました。これは、植物と同様に、動物にも感染症を生き延びるために重要な遺伝子、つまり病原体を殺すのではなく健康を促進する遺伝子があることを示唆していました。それが本当の「ひらめき」の瞬間でした。最初の発見以来、私の研究室や他の研究室では、哺乳類も疾患耐性と呼ぶ健康促進メカニズムをコードしており、感染症を生き延びるために不可欠であることを発見しました。

その後、私たちは、様々な感染症によって引き起こされる筋萎縮からマウスを守る大腸菌株を発見しました。この菌株は腸管から動物の脂肪組織へと移動し、脂肪細胞からIGF-1と呼ばれる物質の分泌を誘導することで、筋萎縮経路のマスターレギュレーターとして機能します。これは幅広い治療効果をもたらします。この大腸菌を経口プロバイオティクスとして投与することで、疾患耐性を高め、急性または慢性感染症時に起こる筋萎縮を軽減し、動物自身の免疫系による感染の排除を促します。つまり、抗生物質を使わずに感染症を治癒できるのです。

また、感染症を治癒するだけでなく、病原体に糖など、病原体が好むものを与えることで感染症の脅威を軽減できることも示しました。こうすることで、非毒性株の選択を促進できます。つまり、数週間以内に病原性遺伝子が失われ、病原性を失うのです。私は、プレバイオティクスに基づくアプローチに非常に期待しています。これは、広域スペクトラム抗生物質で病原体を単に排除するのではなく、栄養素や化合物を投与することで微生物の行動を操作し、無害化、あるいは有益な効果をもたらすというものです。

この画像にはボールバルーンペーパーグラフィックとアートが含まれている可能性があります

多くの場合、患者の免疫システムは感染を完全に排除する能力を備えていますが、その前に関連組織の損傷によって死滅してしまいます。患者自身の免疫細胞が感染を排除する時間を稼ぐために、患者の健康状態を長く維持する方法を開発できたら素晴らしいと思いませんか？それが私たちの長期的な目標です。患者を治療し、命を救うために操作できるメカニズムをより深く理解することを目指しています。