誰かの遺伝子プログラミングを変えることは、あなたが考えるよりも簡単です。 分子レベルでDNAを変更する手法がより広く使用されるようになりましたが、基礎となる遺伝物質を永続的に変更することなく、単に遺伝子をオンまたはオフにすることも可能です。 つまり、環境を変えたり薬を使ったりして、生物の身体に送られる遺伝的指示に影響を与えることができます。
この「エピジェネティクス」の分野は、特定の病気がどのように機能するのか、なぜ運動が有益なのか、老化プロセスをどのように変えることができるのかを医師が理解するのをすでに助けています。 しかし、同僚と私は、細菌におけるエピジェネティクスの役割を調査しようとしています。
私たちは最近、抗生物質を使用せずに感染を止めることができるかもしれない細菌のエピジェネティクスに影響を与える可能性のある方法を研究しました。 そして、多くのバクテリアが既存の抗生物質に対して耐性になりつつあることを考えると、それは病気を治療する重要な新しい方法を開く可能性があります。
私たちの研究では、細菌Acinetobacter baumanniiを調べました。これは、人々が病院で捕まえる感染症の主な原因であり、感染した人の最大70％を殺します。 抗生物質はA. baumanniiの一部の菌株ではもはや機能しません。世界保健機関は最近、それを人間の健康に対する最大の細菌の脅威としてランク付けしました。
バクテリアを殺すことはなく、無害にするいわゆる抗毒性薬がすでにあります。そのため、体の免疫系は、薬に抵抗するために何も残さずにそれらを取り除くことができます。 バグを無害にするバクテリアのエピジェネティクスに影響を与える方法を考え出すことは、医学に多大な貢献をする新しい抗毒性薬の作成に役立つ可能性があります。
このプロセスを開始するために、まず人間のエピジェネティクスに注目しました。 エピジェネティクスに影響を与える最も一般的な方法は、関連する遺伝子をオンまたはオフにする小さな分子タグを遺伝物質に追加することです。 特に、アセチル基と呼ばれるタグをヒストンと呼ばれる重要なタンパク質に追加できます。
アセチルタグをヒストンに追加（CNX OpenStax、CC BY） ヒストンは、長さ2 mのDNA分子を組織化して、長さ100マイクロメートルの細胞内にきちんと収まるようにします。 アセチルタグの追加は、ヒストンがDNAと相互作用する方法を変えるために細胞によって使用される自然なメカニズムです。 アセチルタグを追加すると、通常、特定の遺伝子が活性化されます。これは、細胞の挙動を変えることを意味します。 このヒストン修飾プロセスの失敗は、癌、心血管疾患、および多くの神経変性障害に関連しています。
細菌細胞には、HUと呼ばれる独自のヒストンバージョンがあり、DNAを組織化し、そのすべての機能を機能させることに関与しています。 「グラム陽性」と呼ばれる細菌は、消化器系で食物を分解するのに役立つものなど、HUを働かせないと生存できません。 そして、「グラム陰性細菌」は、 サルモネラ・エンテリカのように私たちを病気にする典型的なものですが、HUなしでははるかに害が少なくなります。
新薬
私たちの研究では、HUにアセチルタグを追加すると、DNAとの相互作用の仕方に大きな影響を与えることがわかりました。 これは、そのような改変がエピジェネティックな変化を起こし、細菌の成長と他の生物への感染に影響を及ぼす可能性が高いことを意味します。 したがって、このようにして細菌タンパク質にこれらの変化をもたらす薬剤を作成できれば、感染を止める新しい方法が得られます。
抗生物質に耐性のある細菌は世界中で年間70万人を殺しているため、これは現在医学において本当に重要な課題です。 新しい治療法が見つからない場合、2025年までに年間の死者数は1, 000万人に達する可能性があります。
特定のエピジェネティックな変化と細菌感染との関連性を確認したら、バクテリアのエピジェネティクスをこのように変化させて有害性を低くする物質を探し始めることができます。 前臨床開発または臨床試験において、同様の方法でヒトエピジェネティクスを標的とする分子がすでにいくつかあります。 そのため、感染を引き起こす細菌の能力を「無効にする」薬剤は、それほど遠くないかもしれません。
この記事はもともとThe Conversationで公開されました。
カーディフ大学有機化学講師、Yu-Hsuan Tsai
