抗生物質が効かない細菌退治に。DNAをズタズタに噛み砕き殺す「CRISPR-Cas3」

抗生物質が効かない細菌退治に。DNAをズタズタに噛み砕き殺す「CRISPR-Cas3」

CRISPR-Cas9がメスなら、Cas3はチェーンソーの破壊力。

今一般にCRISPRといえば、遺伝子編集技術CRISPR-Cas9が知られていて、がんや穀物の病原体や環境問題など、さまざまな課題への救世主になると期待されています。一方、CRISPR-Cas9とは別の酵素を使う手法、CRISPR-Cas3も最近急に注目を集めています。それは抗生物質が効かない細菌「スーパーバグ」を退治するために使えるのではないかと期待されているんです。

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CRISPR-Cas9は酵素を使ってDNAの特定部分を狙い撃ちできる手法で、これによって遺伝子編集が以前よりずっと簡単になりました。それに対しCRISPR-Cas3は、DNAの特定部分を狙うというより、DNA全体をずたずたにして、殺してしまいます。CRISPR-Cas9が遺伝子用メスだとしたら、Cas3はチェーンソーです。でもだからこそ、スーパーバグ対策にもってこいではないかと考えられているのです。

ノースカロライナ州立大学のRodolphe Barrangou氏は、米Gizmodoにこう語りました。「(CRISPR-Cas3は)きれいに切りとるというよりは、DNAを噛み砕くパックマンみたいなものです。修復できないほど噛み砕いて、殺してしまうのです」

Barrangou氏は食材企業のDaniscoで、ヨーグルトやチーズの製造に使われるサーモフィラス菌のDNAシーケンシングをしていて、CRISPRに出会いました。彼の初期のCRISPR関連の研究は、CRISPRを使った遺伝子編集に結びついています。他の多くの研究者同様、彼の研究のほとんどもCas9にフォーカスしていましたが、Cas3のほうが自然界にはより多く存在しています。Barrangou氏は、Cas9みたいにエレガントじゃないCas3を、遺伝子工学以外の用途で使えないかと考えたのです。

2015年、Barrangou氏は大学からのスピンオフ会社としてLocus Biosciencesを立ち上げました。彼らはCRISPR-Cas3を使って、大腸菌やクロストリジウム・ディフィシルや大腸菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)といった抗生物質への耐性を持つ細菌への対抗策を開発しようとしています。この会社は最近までステルスモードでしたが、今やっと表に出て活動し始めました。

Cas9同様、Cas3酵素は特定DNAをねらうのに使えるので、悪性の細菌退治に利用できます。ただCas9が正確にDNAを切断できて、その後は細胞が自己修復できるのに対し、Cas3ではパックマンのように細胞を噛み砕いてしまい、修復できないのです。

「(Cas3の利用は)非常に有望なアイデアで、大きなポテンシャルがあります」と、マサチューセッツ大学の分子生物学者、Erik Sontheimer氏は言います。「ただしスーパーバグに関しては、特効薬はありません

殺菌できないスーパーバグが抗生物質への耐性を獲得する一方、新たな抗生物質の発見も間に合っていないことが今大問題になっています。単に新たな抗生物質を作り出す以外の解決策がいろいろと模索されていて、たとえば「菌には菌を」とばかり、病原菌の天敵となる菌を使った方法などが開発されています。

フランスのEligo Biosciencesという会社もCRISPRにフォーカスし、抗生物質を作ろうとしています。同社は単にスーパーバグを殺菌するだけでなく、悪い菌だけをターゲットとすることで、その後のスーパーバグの生成も止めようとしています。今ある抗生物質は、悪い菌だけでなく良い菌も一緒に殺してしまっているのです。

「抗生物質は、相手を選びません。あらゆる細菌をターゲットにしてしまうのです」とBarrangou氏。「CRISPRを使うことで、特定の細菌の遺伝子型だけターゲットにして消すことができれば、他の細菌はそのまま生かしておけます。それはいわば、スマート抗生物質です」

Barrangou氏の研究は初期段階ですが、抗生物質の代替手段候補としてはもっとも有望なもののひとつです。臨床試験はまだ始めていませんが、2種類の大腸菌に感染したマウスに対するCRISPR-Cas3を使った実験は成功したそうです。この研究結果は今年中に公表される予定です。

ただ、CRISPR-Cas3を細菌の厚い壁の中に入れるのに最適な方法など、課題はまだ残っています。また病原菌がCRISPRのへの免疫を獲得すべく進化してしまう可能性もあります。「新たな治療法が強く求められる理由のひとつは、細菌が人間の対策を回避して進化のが得意であることです」と 前出のSontheimer氏は言います。

また新たな治療法は、米国食品医薬品局(FDA)から承認を得る必要があります。CRISPR-Cas9ではその手続が難航したのですが、Cas3ではデザイナーベビーができるわけでもないので、そこまで厳しい審査にならないことが期待されています。

「我々は細胞を編集するわけでもなく、何かを追加するわけでもありません」とBarrangou氏。「でも我々は、悪い菌を殺せるのです」

image: Wikimedia
source: NC State University, Locus Biosciences, Eligo Biosciences

risten V. Brown - Gizmodo US[原文
(福田ミホ)

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