無害の細菌が急速に“人食い”へ進化

2014.04.17
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鎖状に連なったA群レンサ球菌。のどや皮膚にしばしば見られる細菌だ。

ILLUSTRATION BY MELISSA BROWER / CDC
 何十年分もの蓄積された細菌のサンプルを調査することで、無害な微生物がどのようにして壊死性筋膜炎、いわゆる人食いバクテリア感染症を引き起こす致死性の病原体へと進化するのかが突き止められた。 3600株以上の細菌の遺伝子配列を解析した結果、急速に広がり人体の軟組織を破壊する異常な病原菌がたった4段階で作られたことが分かった。

 壊死性筋膜炎を引き起こす細菌にはいくつかのタイプがあるが、最も一般的なのがA群レンサ(連鎖)球菌(Streptococcus属細菌)だ。国際チームの研究者たちは、1920年代という早い時期から蓄積されてきたサンプルを使用して、A群レンサ球菌類のゲノム配列を決定した。それらの配列データから、過去のある時期にA群レンサ球菌がウイルスに感染し、その後すぐまた別のウイルスに感染したことが明らかになった。いずれの感染でもウイルスの遺伝子がレンサ球菌に取り込まれ、その遺伝子によってA群レンサ球菌はより病気を引き起こしやすい性質へと変化した。

「3番目の出来事は突然変異だ。この微生物のゲノム中の一文字が変化することで、さらに毒性が強くなった」と語るのは、この研究の主著者ジェームズ・マッサー(James Musser)氏、テキサス州にあるヒューストンメソジスト研究所のヒト感染症分子・橋渡し研究センター(Center for Molecular and Translational Human Infectious Diseases Research)の所長だ。この突然変異はおそらく、1960年代後半に起こっただろうと考えられている。

 そして1980年代初期に、レンサ球菌はまた別の外来DNA断片を獲得した。このDNAには、壊死性筋膜炎の最悪の効果をもたらす2つの毒素の遺伝情報が含まれていた。「ここで私たちは、ヒトでの感染力が増強し、より深刻な病状を引き起こすようになった病原株と本格的に付き合い始めることになった」とマッサー氏は述べる。

◆答えに導いた長期にわたる研究の蓄積

 今回の研究を実施することができたのは、各国の協力者たちが先見の明をもって、包括的なこの種の細菌サンプルを何十年にもわたって保存してきたからだ。この蓄積により、時間を追ってこの微生物がどのように進化したのかを研究することが可能になった。

 マッサー氏が人食いバクテリア感染症に興味を持ったのは、操り人形師のジム・ヘンソンが1990年にこの感染症で死去したことがきっかけだった。その当時、細菌の集団遺伝学という新しい研究分野はまだ始まったばかりだった。「私は25年近くもこの研究に取りつかれてきた」とマッサー氏は語る。

 米国疾病予防管理センター(CDC)によると、近年アメリカでは毎年650~800人が人食いバクテリアに感染しているという。この細菌は、筋肉、神経、脂肪、血管などを取り囲む膜層や結合組織に感染する。細菌が作る毒素は感染した組織を破壊し、壊死させる。

 免疫力の強い健康な人が清潔を心がけ、切り傷やすり傷、虫さされによる傷口をきちんと処置していれば、通常この細菌は撃退することができる。しかし免疫力が弱っている人や、糖尿病や腎臓病、癌(がん)などにかかっている人は感染しやすい。

 ジャクリーン・ロムリー(Jacqueline Roemmele)さんもそんな不運に襲われた一人だ。1994年に帝王切開で双子を出産後、この細菌に感染した。「それが何か分かる前に、看護師さんたちの手の中に肉が崩れ落ちたんです」とロムリーさんは語る。ロムリーさんは生還し、ドナ・バドーフ(Donna Batdorff)さんと一緒に米国立壊死性筋膜炎財団(National Necrotizing Fasciitis Foundation)を立ち上げた。

 壊死性筋膜炎の予防法や治療法を発見するためにすべきことは、まだまだたくさんある。しかし今回の研究で示されているように、世界的な流行を招く分子的な変化が起こるタイミングの解析は、致死性感染症発生の監視や予測に役立つだろう。

 今回の研究結果は4月14日に「Proceedings of the National Academy of Sciences」誌で報告された。

ILLUSTRATION BY MELISSA BROWER / CDC

文=Susan Brink

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