冬眠状態の細菌解明へ新技術―治療困難な感染症対策に道：物質・材料研究機構
(2024年11月15日発表)
（国）物質・材料研究機構（NIMS）は11月15日、生命維持に欠かせない代謝をほとんどせず増殖しないため抗生物質が効きにくい冬眠状態の細菌を詳しく調べる技術を開発したと発表した。代謝に伴って細菌の細胞内に蓄積する電子を人工的に取り除き、細菌の冬眠状態を維持しながらその代謝速度を電気的に計測できる。冬眠状態の細菌が起こす慢性的な肺感染症の治療などに新たな道がひらけると期待している。
通常なら抗生物質が効く細菌でも、代謝速度が遅くなる冬眠状態では抗生物質が効きにくくなることはよく知られている。ただ、冬眠状態を人為的に作り出すことが難しく、その仕組みが未解明だったことが治療法開発の障害になっていた。
そこでNIMSと米カリフォルニア工科大学からなる研究チームは、慢性肺感染症や院内感染の原因菌として知られる緑膿菌（りょくのうきん）の一種を使い、冬眠状態の細菌を詳しく調べる手法の開発に着手した。
細菌は通常、代謝に伴って放出される電子の引き受け手になる酸素がないと死んでしまう。ただ、緑膿菌はバイオフィルムと呼ばれる粘着性のある細菌集団の中に潜り込むことで、酸素がなくても代謝をほとんどしない冬眠状態になって生き続ける。
そこで研究チームは、代謝によって放出される電子を酸素の代わりに電極を使って引き抜く装置を開発、冬眠状態にある緑膿菌の代謝の強さを電流値として計測できるようにした。この装置を用いて実験したところ、冬眠状態の緑膿菌は生命を維持できるギリギリの状態で生きており、細胞膜を保つための活動以外はほとんど止めていた。その結果、さまざまな抗生物質が効かなくなっていることがわかった。
さらに、新技術で測定した代謝の電流値と細菌の数から一細胞当たりの代謝速度を計算したところ、酸素を使って呼吸している場合に比べ、冬眠状態では千倍以上も代謝速度が遅くなっていたことも明らかになった。
これらの成果について、研究グループは「難治性感染症に効く治療薬の発見につながる」と期待している。また、微生物によって起きる鉄の腐食や、水処理に使う膜の目詰まりなどの問題解決にも役立つとみている。
