さまざまな細菌に対応するための「ファージライブラリー」
ファージは宿主域、すなわち感染できる細菌の範囲が非常に狭く、同じ菌種でも菌株が違えば効かないことがあります。そのため治療への応用を考える場合には、さまざまな菌株に対応できるよう、多数のファージを収集・保管した「ファージライブラリー」を構築することが欠かせません。私たちの研究室では、薬剤耐性菌感染症の治療を目指し、下水や生活排水、山の湧き水など細菌が生息していそうな環境から試料を採取し、そこからファージを探索・収集しています。
具体的には、採取した下水試料と治療の標的となる細菌を試験管内で混合します。この時点で、試験管内には標的となる細菌に感染できるファージが約10の7乗個含まれていると考えられるため、そこに溶かした寒天溶液を加え、その液をシャーレの寒天培地上に流して培養します。宿主菌が増えると培地は白く濁りますが、ファージが細菌を溶菌させた場所には円形の透明な「プラーク」が現われます。このプラークを滅菌したチップで採取し、希釈と培養を2～3回繰り返して他のファージが混入していない状態に近づけた後、選び出したファージを宿主菌の中で増幅・精製します。患者一人に2週間程度投与する量を増幅するには、通常、数時間から一晩程度を要し、精製したファージは適切な緩衝液に入れて4℃で保管します。
「ファージライブラリー」が個別化治療の基盤に
例えば「大腸菌ファージ」と呼ばれていても、すべての大腸菌株に感染できるわけではありません。腸管出血性大腸菌O157も大腸菌の一群ですが、O157以外の大腸菌を溶菌できるファージがO157には効かず、逆にO157を溶菌できるファージが別の大腸菌にはほとんど効かないこともあります。あるファージが目的の細菌に感染できるかどうかは、実際に研究室内で細菌とマッチングして確認する必要があります。
現在、私たちのライブラリーには、大腸菌O157用を含む大腸菌用約1000株、黄色ブドウ球菌用約400株のほか、緑膿菌やサルモネラ菌などさまざまな病原菌に対応するファージを保管しています。こうしたライブラリーは、患者ごとに最適なファージを選択する「個別化ファージ療法」の基盤となるものです。
風邪や肺炎などの感染症は、仕事や子育てに忙しい人にとっても決して他人事ではない（写真：イメージマート）
■後編記事につづく：【ファージ療法の最前線】黄色ブドウ球菌に感染したマウスが100％生存 “細菌を食べるウイルス”は人間にも効くのか 患者ごとに選ぶ個別化医療はどこまで進んだ？【専門家が解説】
【プロフィール】氣駕恒太朗（きが・こうたろう）／国立健康危機管理研究機構（JIHS）国立感染症研究所・治療薬開発研究部室長。東京大学工学部化学生命工学科卒業、同大学大学院工学系研究科修士課程・同大学大学院医学系研究科博士課程を修了後、ドイツ・マックス・プランク研究所博士研究員、東京大学医科学研究所特任助教、自治医科大学医学部准教授などを経て現職。自治医科大学、千葉大学客員教授。細菌学、遺伝子工学、バクテリオファージ（ファージ）を用いた抗菌治療を専門とし、薬剤耐性菌に対するファージ療法や、細菌のファージ耐性機構、新たな抗菌治療法の開発に取り組んでいる。
取材・文／岩城レイ子
