多剤耐性菌の脅威に挑む　―「ファージ療法」研究の加速を―

微生物には、細菌、真菌（カビ）、ウイルスなどの種類があり、そのうちウイルスは最も小さいです。

また、ウイルスには、動物に感染するウイルス、植物に感染するウイルス、細菌に感染するウイルスがあります。このうち細菌に感染するウイルスを「バクテリオファージ（ファージ）」といいます。そのためファージはヒトに感染することはありません。

ファージが感染すると細菌の中で増え、菌を溶解して放出されます。これを「溶菌」といいます。バクテリオファージ（Bacteriophage）という名前は、細菌（Bacteria）を食べる（phage　ギリシャ語に由来）という意味で、d'Herelle  によって名付けられました。

200nm（200ナノメートル）は、1mm（1ミリメートル）の5千分の1の大きさです。

１　増殖速度が速い
細菌に感染後、数十分で100〜200個に増えます。大腸菌が20分で2倍になるのと比較すると、増殖速度が非常に速いことがわかります。

２　厳密に宿主細菌を認識する
ファージのTailやTailの末端などにあるレセプターで細菌を認識します。このレセプターの認識は厳密なので、ファージは特定の菌にしか感染しません。例えば、黄色ブドウ球菌に感染するファージは、通常、大腸菌に感染することはありません。また、大腸菌に感染するファージの中には広く様々な菌に感染するものや、決まった性状の大腸菌にしか感染しないものがあります。私たちは、病気をおこさない大腸菌には感染しないで、多剤耐性大腸菌に感染して溶菌するファージを治療に用いたいと考えています。

３　ファージはどこにでもいる身近な存在です
地球上で最も多い生体物はウイルスであり、10³¹ 粒子あるとされています（Liang G, Bushman FD. Nat Rev Microbiol 19, 514–527, 2021）。そのほとんどはファージであり、あらゆるところに存在しています。

また、ヒトの消化管には約100兆個の微生物が生息し、そのほとんどが細菌とされています（Luke K et al. Gastroenterology 14, 1470-1476, 2014）。しかし、ウイルス粒子の数は、その約1〜10倍であり、その多くがファージと考えられています（Breitbart M et al. Res Microbiol 159, 367-373, 2008）。 このようにファージは私たちの身近に存在しています。
 

上記で説明したファージの性質を利用して、病原菌をファージで制御し、感染症を治療することをファージ療法といいます。私たちは、近年増加している薬剤耐性菌のファージ療法の開発を目指しています。

ファージの中には、細菌に感染した後、ファージのゲノムが細菌のゲノムに入り込んでしまい、細菌の遺伝子のように振る舞うものがあります。ファージのゲノムが細菌ゲノムに入り混むことを「溶原化」とよび、このようなサイクルをもつファージを「溶原ファージ」といいます。これに対して、感染すると増殖して溶菌しかおこさないファージのことを「溶菌ファージ」といいます。

溶菌をおこさないこともある「溶原ファージ」は、ファージ療法には不向きです。また、この様なファージをヒトに投与すると思いがけないことがおこる可能性があり危険なため、ファージ療法には用いられません。本プロジェクトでは、ファージゲノムを解析することで、挙動が単純で安全な「溶菌ファージ」であることを確認して使用します。