今後のスクリーニング作業の参考となる高精度ファージ 3D 設計図を作成

ニュージーランドのオタゴ大学が率いる国際研究チームは、バクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）の高精度三次元構造「青写真」を描き、ウイルスを使って多剤耐性の「スーパーバグ」と戦うための新たな科学的根拠を提供した。研究者らは、この結果は治療により適したファージをスクリーニングするのに役立つだけでなく、ウイルスの進化の歴史における古代のつながりを明らかにすることにもなると述べている。

この論文の筆頭著者であり、オタゴ大学微生物学・免疫学部の博士であるジェームズ・ホジキンソン・ビーン氏は、抗菌薬耐性の脅威が増大し続ける中、従来の抗生物質の代替品としてファージの注目が高まっていると指摘した。同氏は、ファージは人間を含む多細胞生物には無害だが、特定の細菌を高度に選択的に認識して殺すことができると紹介した。したがって、高度に薬剤耐性のある細菌感染症を治療するための、いわゆる「ファージ療法」での使用が増えています。

彼の見解では、バクテリオファージは「非常に洗練されたウイルス」であり、その感染プロセスは巨大な機械のような構造、つまり「尾部」に依存しています。この研究では、高解像度の構造生物学技術を使用して、大腸菌を宿主とするBas63と呼ばれるファージの詳細な分子解析を実施し、感染過程でその尾部がどのように機能するかを明らかにすることに焦点を当てました。関連する結果は、Science Advances 誌に掲載されました。

この研究は、オタゴ大学と沖縄科学技術大学の科学者によって行われました。ホジキンソン・ビーン博士は、このような構造研究は、実験においてさまざまなファージによって示される感染挙動の違いを理解するために重要であり、臨床的に「最も適切な」ファージを選択する方法についても重要な参考資料となると指摘した。

この論文の責任著者でオタゴ大学微生物・免疫学部の准教授であるミフネア・ボスティーナ氏は、世界的な抗生物質耐性の増加と植物の病気が食糧安全保障を脅かし続けている状況において、ファージの重要性がますます高まっていると述べた。同氏は、ファージ構造のこの詳細な「青写真」は、薬剤耐性感染症の治療や食品加工や給水システムにおけるバイオフィルムの除去など、医療、農業、工業分野でのより合理的に設計された応用を促進すると強調した。

研究によると、ウイルスの三次元構造には、まれな「ヒゲカラー」結合構造、六量体の装飾タンパク質、多様な尾繊維が含まれていることがわかっています。ボスティーナ氏は、これらの優れた 3 次元データは、科学的価値に加えて、アーティスト、アニメーション制作者、人気の科学教育者に創造的なインスピレーションをもたらす可能性があると指摘しました。

ホジキンソン・ビーン氏はまた、ウイルスの構造を研究することは、ウイルスの古代の進化の歴史を追跡するのにも役立つことを強調した。同氏は、人間にとってDNAは通常、進化の関係を追跡するための最良の「指紋」であるが、ウイルスの世界では、三次元構造によって遠縁のウイルスとのより深い関係が明らかになることが多いと指摘した。この研究でチームは、これまで遠方のウイルスでのみ観察されていたいくつかの構造的特徴を発見し、これまで認識されていなかった進化的つながりを明らかにした。

科学者たちは構造研究を通じて、バクテリオファージがヘルペスウイルスに関連していることをすでに知っており、その関係は多細胞生物が出現する数十億年前の地質時代にまで遡ると考えられています。この意味で、ファージの構造を観察するとき、私たちは実際に「生きた化石、原始的な古代の生命体を鑑賞している」ことになり、「それ自体が独特の美しさを持っている」とホジキンソン・ビーン氏は述べた。

今回発表されたウイルスの構造は、同研究チームがこの分野で達成した2番目の大きな成果となる。彼らは以前にジャガイモの病気を引き起こすウイルスの構造を分析しており、関連する研究は最近学術雑誌に掲載されました。「バクテリオファージ Bas63 の Cryo-EM 構造は、フェリクソナウイルス属の構造保存と多様性を明らかにする」と題された最新の論文が、2025 年 11 月 12 日に Science Advances に掲載されました。

一部の病原体に対する抗生物質の「制御」が徐々に失われる中、この高解像度のファージ構造の「青写真」は、スーパーバグに対処するためのより正確で効率的なファージ療法の将来の開発に新たな希望をもたらす。