CRISPRは、多剤耐性菌に対抗する抗生物質代わりになるか？

病院や養護施設で致命的な感染症を引き起こすクロストリジウム・ディフィシルは、抗生物質が効かない。では、バクテリアの免疫防御システムからヒントを得たCRISPRは、抗生物質代わりになるだろうか？ by Emily Mullin2017.04.18

米国では抗生物質が効かないケースが増加している。そこで研究者は、病院や養護施設で致命的な感染症を引き起こすクロストリジウム・ディフィシルのようなバクテリアに対抗する新しい治療法を探している。

治療法のひとつが「クリスパー（CRISPR）ピル」だ。有害なバクテリアを自己破壊するように仕向けるピル（丸薬）だ。

CRISPRは強力な遺伝子編集テクノロジーだ。すでに人間の遺伝子を正確に編集して病気を治すといった治療方法が研究中だ（「個人向けの遺伝子療法はいつ実現し、誰が認可するのか？」参照）。それだけではない。CRISPRの応用可能領域は幅広く、さまざまな用途で研究されている。ちょうど今週も、ボストンの科学者がCRISPRで安価でシンプルな診断検査ができると発表した。

ウィスコンシン大学マディソン校のジャン＝ピーター・バン・ピケレン助教授（食品科学）によれば、現在科学者はCRISPRを超精密な抗菌治療へと変え、「死滅させたいバクテリアをピンポイントで殺菌」できるように研究中だという。

「クロストリジウム・ディフィシル」といっても聞き覚えはないが、米国疾病予防管理センター（CDC）が作成した緊急性が高い薬剤耐性菌リストのトップとして掲載されている。2015年のCDCの調査によれば、アメリカ人の500万人近くがクロストリジウム・ディフィシルに感染し、そのうち1万5000人が亡くなったことがわかった。

実際、CRISPRはバクテリア内で見つかった機能のことだ。バクテリアに侵入するウイルス「バクテリオファージ」から免疫防御するのに使われるのがCRISPRだ。

バクテリアがウイルスのDNAを「クラスター化して規則的な配置の短い回文配列リピート（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）」し、自らのゲノムに記憶する仕組みがCRISPRだ。バクテリアは記憶とDNAを分解する酵素（最もよく知られているのはCas9）を使って侵入するバクテリオファージの遺伝子を認識し、切断する。

バン・ピケレン助教授は、バクテリオファージを利用してクロストリジウム・ディフィシルに、自身のDNAを破壊させる、嘘のメッセージを送ろうと考えている。

そこでバン・ピケレン助教授の研究室は、カスタマイズされたCRISPRのメッセージを届けるバクテリオファージを開発している。バクテリオファージ自体は胃酸で素早く破壊される。バクテリオファージをピルや液体の形で服用できるよう、プロバイオティクス（無害のバクテリア）の混合物に加える計画だ。

バン・ピケレン助教授は、プロバイオティクス細菌が人の腸管を通過する際、突如バクテリオファージが近くのクロストリジウム・ディフィシルに感染し、自らのDNAをめった切りにしてしまうことから、プロバイオティクスを「母船」に例えている。

バン・ピケレン助教授によれば、プロバイオティクスはまだ開発の初期段階であり、動物実験もされていないという。だが、CRISPRを誘引するバクテリオファージの使用で効果的に皮膚のバクテリアを死滅させたことや、発展途上国で頻発する下痢性感染症、赤痢の治療に効果があったことを以前発表した研究者がいる。

エリゴ・バイオサイエンス（本社パリ）やノースカロライナ州立大学のスピンアウト企業ローカス・バイオサイエンシズなど数社は、CRISPRを基に、商用の抗生物質の開発に乗り出している。

CRISPRの魅力は、ピンポイントで標的のバクテリア（のDNA）を狙えることだ。理論上の話だが、広域抗生物質は善玉菌も悪玉菌も一気に殺してしまう一方で、CRISPRは有用なバクテリアはそのまま残し細菌を1種だけを死滅できる。

元をたどれば、従来の抗生物質の乱用が耐性を引き起こしたのだ。テキサス大学感染症センターのハーバート・デュポン所長は「病院や養護施設で患者をまとめて収容し、たくさんの抗生物質を与えている限り、クロストリジウム・ディフィシルは発生してしまいます」という。

だからこそ、バン・ピケレン助教授が開発しているような代替品が非常に求められているのだ。しかし、オタゴ大学（ニュージーランド）のピーター・フィネラン准教授（微生物学）は「CRISPRが現行の抗生物質の代用になるのは、まだまだずっと先の話です」という。

フィネラン准教授によれば、それぞれのバクテリアは、特定のバクテリアにしか感染しない傾向があるため、適切なバクテリオファージを見つけることがより多くのバクテリアに効果的な手法を展開する上で課題だという。CRISPRは「抗生物質の効かない病原菌に対抗する兵器庫の補足的なツール」になるだろうとフィネラン准教授は予測する。

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タグ	クリスパー（CRISPR）クリスパー遺伝子編集（CRISPR Gene Editing）マイクロバイオーム合成生物学遺伝子編集
クレジット	Image courtesy of the Centers for Disease Control and Prevention

エミリーマリン [Emily Mullin]米国版: ピッツバーグを拠点にバイオテクノロジー関連を取材するフリーランス・ジャーナリスト。2018年までMITテクノロジーレビューの医学生物学担当編集者を務めた。