隠れた遺伝子の複雑さが.バクテリアが抗生物質に対する耐性を予想外の方法で進化させるのを助ける ワシントン.2014年9月9日 – 病気を引き起こすバクテリアの抗生物質耐性を進化させる能力は.世界中で人間の健康に対する脅威となっている。このたび科学者たちは.私たちの微小な敵が予想以上に狡猾で.ストレス環境における隠れた遺伝子の変化によって急速な進化を促し.私たちの予想以上に多くの方法で抗生物質に対する耐性を獲得している可能性があることを発見しました。この発見は.米国物理学会が発行する学術誌『Biomicrofluidics』に掲載された新しい論文で報告されています。 この論文では.ニュージャージー州のプリンストン大学の研究者たちが.同定した2種類の類似した大腸菌が.それぞれ異なる遺伝子変異を経て.急速に同レベルの抗生物質耐性を獲得していく様子を報告しています。同じ問題を解決するために異なるアプローチを用いることができるということは.細菌が抗生物質と戦うために様々な遺伝的武器を開発し.より回復力を高め.その結果破壊される可能性を低くすることができることを示唆しています。「と.研究チームを率いるプリンストン大学の生物物理学者ロバート・オースティン氏は語っています。この研究チームを率いるプリンストン大学の生物物理学者ロバート・オースティンは.「バクテリアが薬物と闘うのにどれほど効果的であるかを知ることは.示唆に富むことです。”それは.我々が.抗生物質の使用において.今よりももっと慎重に.注意深くならなければならないことを教えてくれています。” オースティンと彼の同僚達は.細菌の進化を検出するために.ユニークな液体で満たされた微細構造を開発するという理論に特に取り組んできました。彼らが作りたかったのは.彼らに言わせれば.自然の微小環境をよりよく模倣する装置であった。研究チームは.細菌集団が成長するための約1,000の連結したマイクロハビタットを含む.カスタムマイクロ流体装置を使用した。この装置では.消化管や人体の内部構造など.天然の細菌生息環境に見られるような複雑な食物勾配と抗生物質が生成される。「複雑な環境におけるバクテリアの耐性獲得は.試験管実験よりもはるかに迅速かつ複雑です」とAustinは述べています。研究者たちは.微細構造計測装置を用いたこれまでの実験で.一般的な野生型の大腸菌の中には.抵抗力を急速に進化させるものがあることを発見している。また.GASPと呼ばれる変異株は.限られた栄養分の中で野生株よりも速く増殖する。研究者たちは.この変異株が同じ抗生物質にさらされたときに.野生株と同じ種類の耐性を獲得するかどうかを知りたいと考えた。抗生物質シプロフロキサシン（シプロ）にさらされた野生株とGASP変異株のコロニーのゲノムを配列決定したところ.異なる遺伝子変異が同程度の耐性をもたらす可能性があることがわかった。例えば.GASPには2種類の変異株が出現した。1つは.感染したウイルスからDNA断片を「借りて」進化した薬剤耐性GASP株で.外的ストレスに耐えるためにバイオフィルムを必要としない株となった。もう一つの薬剤耐性GASP株は.このような「移植」を行わず.最終的に他のいくつかの方法で耐性を獲得したものである。通常.ウイルスはそのDNAを細菌に注入するが.このDNAがウイルス複製のために機能しなくなることがある。通常.これらのDNA断片は細菌にとって有用でもなければ耐性でもないが.ストレスの多い条件下では.細菌が新しいDNAを利用して薬剤耐性変異を急速に進化させることがある。研究者たちの結果は.バクテリアがストレスの多い環境に対抗する方法の多様性と狡猾さを裏付けるものだとオースティンは言う。オースティンは.アルコールで表面を消毒するなど.現在私たちが細菌を殺すために使っている効果的な方法にも脆弱性があるかどうかをもっと知りたいと考えており.彼のチームは.細菌がアルコールに対する耐性を装置内で進化させられるかどうかを検証する予定である。