小さな動物が盗んだ遺伝子で感染症と闘う - 抗生物質耐性とも闘えるかもしれない
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この病気にかかったワムシはカビに乗っ取られ、死んでしまった。C. G. Wilson 2024, 著者提供
小さな動物が盗んだ遺伝子で感染症と闘う - 抗生物質耐性とも闘えるかもしれない
公開： 7月 18, 2024 6:46am EDT
オックスフォード大学Chris Wilson、スターリング大学Reuben Nowell、オックスフォード大学Tim Barraclough
あまり知られていないが、微小動物の一群が、バクテリアから抗生物質のレシピを何百万年もかけてコピーし、感染症と闘うために使用してきたことが、新しい論文で明らかになった。我々は、この珍しい防御戦略が、抗菌薬開発競争の近道になると考えている。
世界中で毎年120万人以上の人々が薬剤耐性菌によって殺されている。抗生物質は重篤な細菌感染症の治療に用いられる。抗真菌剤と呼ばれる同様の薬剤は、 酵母やカビによって引き起こされる感染症を治療する。
しかし、耐性菌が増加しているため、世界保健機関（WHO）は最近、次のような警告を発した。
世界保健機関（WHO）は最近、新薬の必要性を警告した。
多くの科学者がそうであるように、私たちも抗菌剤耐性について懸念していたが、日々の研究がそれとあまり関係があるとは思っていなかった。私たちは顕微鏡を覗きながら、髪の毛一本ほどの小さな動物を観察している。ほとんどの人はこの生き物のことを聞いたことがないだろう。彼らは奇妙な名前を持っている。DELL-oid WROTE-if-fursと発音し、「頭に車輪を乗せた這う動物」という意味である。池、小川、湖はもちろん、コケ、土、水たまり、氷床など、水が乾いたり凍ったりする場所にも生息する。
彼らの遺伝子の約10個に1個は、バクテリア、菌類、植物などさまざまな生命体からコピーされたものである。これらの遺伝子が動物の中でどれほど場違いなものであるかを知るには、毛皮の中に草の葉が散らばっている猫や、尻尾がキノコになっている犬を想像してほしい。
ワムシは微細な動物であり、彼らが食べるバクテリアのような微生物よりも複雑である。C. G. Wilson 2024, 著者提供（再利用不可）
このような規模で遺伝子を取り込む動物は他に知られていない。それ以前の研究で、ワムシは何百万年もの間、自分たちのものではないDNAを拾い上げていることが判明しているが、大きな謎は、彼らが盗んだ何千もの遺伝子を使って何をしているのかということである。
他の種から遺伝子を盗むことは、遺伝子の水平移動と呼ばれる。バクテリアでは一般的で、より大きく複雑な生物では珍しいが、その例はどんどん明るみに出てきている。科学者たちは、それがどのようにして起こるのかまだよく分かっていないが、移された遺伝子はしばしば、生存をかけた進化の戦いにおいて、新しい持ち主を優位に立たせる機能を担っている。
ワムシに特異的に感染する致死的な真菌症にさらすと、ワムシは感染と闘うために何百もの盗まれた遺伝子のスイッチを入れた。
私たちが次に驚いたのは、これらの盗まれた遺伝子が何をしているのかということである。最も強く活性化された遺伝子は、動物が作るとは思ってもみなかった抗菌化学物質の命令のように見えた。
ほとんどの抗菌剤は人間が発明したものではない。細菌や菌類が互いに対抗するために作る天然物なのだ。熟しすぎたリンゴが地面に転がっているとしよう。最初に発生したカビは、他の微生物の侵入を防ぐことができれば、よりよく成長する。ほとんどの菌類やバクテリアは、DNAの中にこのような化学物質のレシピを持っており、人間は患者や動物、農作物の治療薬として、これらの化学物質を採取したり、人工的に作ったりすることができる。
われわれの新しい研究は、ワムシがDNAに抗菌剤のレシピを書き込んでいることを示している。遺伝子の活性化パターンを追跡することで、ワムシを襲う真菌症に対してワムシがこれらのレシピのひとつを使うのを観察した。感染から生き延びたワムシは、死んだワムシの10倍ものレシピを作っていたのである。われわれの同僚が作成したマップを使って、ワムシのDNAを調べた。その結果、既知の抗生物質とは異なる、さらに30から40種類の化学物質が待機していることがわかった。
私たちは、この小さな動物たちが、耐性感染症に対処するための抗菌剤探しの味方になるかもしれないと考えています」。ワムシには何百種類もの種があり、微生物が残したレシピをコピーし、テストする時間がたくさんあったのだ。
微生物の縄張り争いから生まれる天然の化学物質のほとんどは、動物にとって毒である（カビの生えたリンゴのように）。治療薬にできるのはごく一部で、どれが安全かを見分けるのは難しいし、コストもかかる。もしワムシがすでに自分の細胞内で化学物質を作っているとすれば、他の動物（おそらく人間も含む）にとってより安全なレシピを調整あるいは選択している可能性がある。
性欲を失ったワムシ
われわれの研究が提起した大きな疑問は、なぜワムシだけがこのような極端なレベルのDNA海賊行為を行うのか、ということである。奇妙に聞こえるかもしれないが、その答えの一つは、彼らが十分なセックスを得ていないからだと我々は考えている。
他の既知の動物とは異なり、ワムシはすべてメスで、発見以来300年間、オスの目撃例はない。ワムシの母親は卵を産み、それが孵化すると、セックスも精子も受精もせずに、自分自身の遺伝子コピーとなる。
このように自分自身をコピーすることは、数を増やす手っ取り早い方法だが、長期的には大きな代償を伴うのが普通だ。感染症は常に変化しており、最近ではCOVIDがそうであった。動物や植物がセックスをすると、遺伝子が新しい組み合わせにシャッフルされる。科学者たちは、自己を正確にコピーすることによって繁殖する生物は、問題を起こす可能性があると考えている。というのも、ある個体が感染すると、同じ遺伝子を持つ他の個体にも簡単に病気が広がってしまうからだ。
もしこの考え方が正しければ、性欲のないワムシは病気に対処する別の方法が必要になる。もし性交渉によって自分たちの遺伝子を簡単にシャッフルできないのであれば、他の場所からDNAを採取することが有効な手段かもしれない。このことは、感染症に反応した遺伝子の数が異常に多かった理由を説明できるかもしれない。
新薬が規制当局の承認を得るには数十年かかることがあり、医療試験を通過する治療法はほんの一部である。しかし、生物学ではよくあることだが、何百万年も同じような問題に取り組んできた生き物を研究することで、意外な可能性が見えてくることがある。
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