抗生物質の代替品。 Why and How

抗生物質耐性問題は、医学的に重要な抗生物質に耐性を与える遺伝子が進化して、人間の病原菌に移ったことによって引き起こされています。 病原体がこのような耐性遺伝子を獲得することで、疾病治療が複雑になり、医療費が増加し、ヒトや動物の罹患率や死亡率が上昇する。 抗生物質耐性が進化し続ける中で、いわゆる最後の砦である抗生物質はより貴重なものとなっている。 抗生物質耐性遺伝子のヒト病原体への拡散を低減または防止することは、現在、国際的に高い重要性を持っています。

この問題を軽減または防止するための潜在的な解決策を検討すると、抗生物質耐性問題を引き起こした複雑な要因が明らかになる。 まず、70 年以上にわたる抗生物質の使用により、すでにヒトの病原体および関連する細菌において、多様で移動性の高い抗生物質耐性遺伝子が選択されている。 これらの耐性菌は、水、空気、野生生物、人間を経由して環境中に拡散するため、耐性菌が発生する可能性のある「ホットスポット」から、抗生物質耐性菌の環境拡散を減少させるための的を絞った緩和策が必要である。 第二に、移動性の高い耐性遺伝子は、あるバクテリアから別のバクテリアに水平移動することができる。 耐性遺伝子の移動は、抗生物質そのものによって刺激されることがある。 したがって、抗生物質を慎重に使用することは、細菌間の耐性遺伝子の拡散を遅らせるための一つの緩和策となる可能性がある。 最後に、まだ臨床的に有用でない新規の耐性遺伝子は、選択圧によって環境中や常在の細菌の膨大な貯蔵庫から出現しうる。 人為的に選択された耐性遺伝子と比較すると、これらの耐性遺伝子は移動性遺伝要素（MGEs）上にはあまり存在しないため、ヒトの病原体に到達するまでにMGEs（インテグロン、トランスポゾン、プラスミドなど）への多段階の選択の道に直面することになる . この一例が、常在菌であるクルイベラ・アスコルバタの染色体から、臨床的に重要でプラスミドを媒介とするCTX-M-5拡張スペクトルβ-ラクタマーゼが出現したことである。 また、まだ知られていない抗生物質耐性遺伝子の出現に対する選択圧を減少させるためにも、抗生物質に対する慎重さが重要である。

抗生物質の慎重さとは、病気の治療のために、明らかに必要なときだけ、最も適切な量で抗生物質を使用することである。 これは漠然とした概念で、定義するのが難しい。特に、集団ではなく個人の健康が差し迫った重要性を持つ、人間の健康に関する場合においてそうである。 しかし、抗生物質の慎重さを実行する上で中心となるのは、抗生物質の有効な代替品を利用できるようにすることである。 健康を増進し病気を減らすために抗生物質の代替品を使用すれば、抗生物質の使用が減り、それによって抗生物質耐性遺伝子の出現と伝達に対する選択圧が減少します。

抗生物質は、ヒトと動物の両方で病気の治療と予防に使用されています。 歴史的には、抗生物質は食用動物の成長促進の改善にも使用されてきたが、この行為は米国ではもはや認められていない。 これらの複数の用途は、さまざまな代替物によって対応することができ、そのいくつかは表 1 に示されています。

特定の病気を治療するための抗生物質の代替物は、バクテリオファージ療法、捕食菌、バクテリオシン、および病原体の競合排除など多数存在します。 残念ながら、抗生物質治療に匹敵する効果を一貫して実証しているものはない。 しかし、これらの方法の利点は、病気の原因となる細菌のみが治療の対象となり、宿主の常在有益微生物群の他のメンバーは対象にならないことである。 これは、一般的な抗生物質が、病原性細菌に加えて常在菌にも副作用を及ぼすのとは対照的である。

バクテリオファージ（ファージ）療法は、抗生物質に代わる疾患治療法として最も熱心に研究されているものの1つです。 ファージウイルスは細菌に感染し、細菌性疾患の治療にファージを使用することは、1世紀以上にわたって研究されてきました。 東欧ではいくつかのファージ治療薬が発売され使用されているが、米国では有効性にばらつきがあり、ファージ治療薬の発売は見送られている。 ファージ治療の利点は、標的細菌集団に対する特異性、局所または粘膜感染に対する有効性である。 一方、欠点としては、標的菌の知識が必要であること、標的菌の個体数が十分に多いこと、耐性菌が発生する可能性があることなどが挙げられる。 そのため、治療用ファージは更新される必要がある。

病気の治療が抗生物質の最もわかりやすい使い方だが、病気の予防のためにも多くの抗生物質が使われている。 豚では、抗生物質使用量のおよそ半分が病気の予防のために使われています。 人と動物の疾病予防は、現代の衛生学と栄養学の知識によって進歩してきた。 今後、特に畜産分野での衛生管理と栄養管理の改善が進めば、抗生物質の使用量を減らすことができるだろう。 これらの一見原始的な介入に加え、ワクチン接種などの分子生物学的な発展が、抗生物質の使用を必要としたであろう一次および二次的な細菌感染症の減少に役立っている。 ワクチンは、感染症を予防するための最も重要な方法の1つであり続けている。

もうひとつの有望な介入は、免疫治療薬の使用である。これは、感染しやすい時期に病気を一般的に予防するために、宿主免疫系を増強する分子である。 これは顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）で、好中球数の少ない化学療法患者において好中球の産生を誘導するために使用されている。 血液中の好中球数を適切に維持することは、免疫系が感染症を予防するのに役立ちます。 また、免疫治療薬は農業分野でも活用されており、牛のG-CSFであるpegbovigrastimは、分娩前に牛に投与され、免疫力を高めて乳房炎の発生を減少させることができます。 これらの免疫治療薬の利点は、一般的に免疫力を高めて感染症を予防することです。 欠点は、投与のタイミングを正確に行う必要があることであり、これは農場での応用における潜在的な課題である。

最後に、腸内細菌群を健康に向けて調節するためのプロ、プレ、またはシンバイオティクスの使用は、一貫性のない効果を実証しています。 プロバイオティクスは、宿主に意図的に与えられる生物であり、一般に「良い」細菌として知られています。プレバイオティクスは、宿主の既存の「良い」腸内細菌叢の存在を拡大する分子前駆体であり、シンバイオティクスはその両方の組合せです。 これらの「-biotics」はすべて、健康を改善するように腸内細菌叢に影響を与えるように設計されています。 しかし、哺乳類の腸内細菌群集は500種以上の異なる細菌からなる複雑なコンソーシアムであり、各メンバーが宿主の健康に寄与する正確なメカニズムについては、現在のところ研究者には知識がない。 このような理解不足が、抗生物質の代替となる腸内細菌群集の調節に関するさまざまな結果の一因となっている可能性があります。

まとめると、抗生物質耐性問題に対する解決策は多面的であり、代替品の使用による抗生物質の使用削減も含まれる。 病気の予防と治療の両方には、さまざまな特定および一般的な方法が必要であるため、1つの代替品が抗生物質のすべての使用を置き換えることはないだろう。 免疫治療薬、ワクチン、腸内細菌叢の調節は、最も有望なアプローチの1つである可能性があります。

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