ファージ

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/04/08 07:13 UTC 版)

応用

ファージセラピー

詳細は「ファージセラピー」を参照

ファージは、抗菌剤であることが発見され、1920年代から1930年代にかけて、旧ソビエト連邦内の共和国ジョージアで、細菌感染症を治療するために使用された（ジョージアの細菌学者ギオルギ・エリアバが、バクテリオファージの共同発見者であるフェリックス・デレーユの助けを借り、開拓した）。それらは赤軍の兵士の治療を含めて、広く使用された。しかし、いくつかの理由から欧米諸国での一般的な使用は放棄された。

抗生物質が発見されて広く販売された。それらは、製造、保管、および処方が容易であった。
ファージの医学的試験が行われたが、基本的な理解不足から、これらの試験の妥当性に疑問が生じた^[19]。
ソビエト連邦での研究の出版は主にロシア語かジョージア語で行われ、長い間、国際的には追随されていなかった。

冷戦終結後、ファージの使用は、ロシア^[20]、ジョージア、中央および東ヨーロッパの他の場所で継続されている。最初の制御、無作為化、二重盲検臨床試験は、2009年6月にJournal of Wound Care誌に報告され、ヒト患者の下肢の感染性静脈潰瘍を治療するためのバクテリオファージカクテルについて安全性と有効性を評価した^[21]。アメリカ食品医薬品局（FDA）はこの試験を第I相臨床試験として承認した。同試験の結果、バクテリオファージの治療応用の安全性を示したが、有効性は示されなかった。著者らは、標準的な創傷治療の一部である特定の化学物質（ラクトフェリンや銀など）の使用が、バクテリオファージの生存を阻害した可能性があると説明した^[21]。その後まもなく、西ヨーロッパで別の対照臨床試験（緑膿菌によって引き起こされた耳感染症の治療）が、2009年8月のジャーナルClinical Otolaryngologyで報告された^[22]。この研究では、バクテリオファージ製剤はヒトの慢性耳感染症の治療に安全で効果的であると結論づけている。さらに、感染した火傷や創傷、嚢胞性線維症に伴う肺感染症など、さまざまな疾患に対するバクテリオファージの有効性を評価する動物実験やその他の実験的臨床試験が数多く行われてきた^[22]。

一方、バクテリオファージの研究者は、抗生物質耐性を克服するための遺伝子改変ウイルスの開発や、バイオフィルムマトリクスを分解する酵素をコードするファージ遺伝子、ファージの構造タンパク質、細菌の細胞壁を溶解する酵素などの遺伝子改変を行ってきた^[4]^[5]^[6]。小型で短尾型のT4ファージは、人体における大腸菌の検出に有用であることを示す結果が出ている^[23]。

多剤耐性アシネトバクター・バウマニ（MDR A. baumannii）の鼻腔感染モデルマウスを用いて、ファージカクテルの治療効果を評価した。ファージカクテルで治療したマウスは、感染後7日目に未治療マウスに比べて2.3倍の高い生存率を示した^[24]。2017年、MDR A. baumanniiによって膵臓に障害を受けた患者は、複数の抗生物質を投与されたにもかかわらず、患者の健康状態は4ヶ月の間に悪化し続けた。効果的な抗生物質がないため、患者はMDR A. baumanniiに対して有効であることが実証されている9種類のファージを含むファージカクテルを用いたファージ療法を受けた。この治療を受けると、患者の下降していた臨床経過は一転し、健康な状態に戻った^[25]。

デレーユは「バクテリオファージは、下水道、パイプからの廃棄物が流入する川、回復期の患者の便の中など、バクテリアが繁殖する場所ならどこにでもあることをすぐに知った」^[26]。これには、インドのガンジス川など、伝統的に治癒力があると考えられてきた川も含まれている^[27]。

その他

食品業界: 2006年以降、アメリカ食品医薬品局（FDA）とアメリカ農務省（USDA）は、いくつかのバクテリオファージ製品を承認している。LMP-102（Intralytix）は、加工（RTE）鶏肉および肉製品の治療に承認された。同年、FDAは、一般に安全と認められる（GRAS）ステータスを与えるために、チーズにバクテリオファージを使用してリステリア・モノサイトゲネス菌を殺すLISTEX（マイクレオス（英語版）によって開発・製造された）を承認した^[28]。2007年7月には、すべての食品での同じバクテリオファージの使用が承認された^[29]。2011年、USDAは、LISTEXをクリーンラベル加工助剤として、USDAに含まれることを確認した^[30]。食品安全の分野では、さまざまな食品中の他の食物由来病原体を制御するため、実行可能な選択肢として、溶菌性ファージがあるかどうかの研究が続けられている。
酪農: 環境中に存在するバクテリオファージは、チーズスターター培養物の発酵失敗を引き起こす可能性がある。これを回避するために、混合株スターター培養や培養物ローテーション計画を使用することができる^[31]。
診断法: 2011年、FDAは、体外（in vitro）診断用の最初のバクテリオファージに基づく製品を承認した^[32]。KeyPath MRSA/MSSA血液培養検査では、バクテリオファージのカクテルを使用して、陽性の血液培養物中の黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）を検出し、メチシリン耐性または感受性を判定する。この検査では、標準的な微生物同定および感受性検査法では2～3日かかるのに対し、約5時間で結果が得られる。これは、FDAによって承認された最初の迅速化抗生物質感受性検査である^[33]。
生物兵器や毒素への対抗: 欧米の政府機関は数年前から、炭疽菌やボツリヌス菌などの生物兵器や毒素に対抗するためのファージの利用について、ジョージアや旧ソビエト連邦に協力を求めてきた^[34]。米国の研究グループ間で開発が続けられている。その他の用途としては、植物や野菜の生産物を腐敗や細菌感染の蔓延から保護するための園芸での散布などがある。バクテリオファージの他の用途は、病院などの環境表面の殺生物剤として、また、臨床現場で使用する前のカテーテルや医療機器の予防処置としてである。ファージを乾燥した表面、例えばユニフォーム、カーテン、または手術用の縫合糸などに適用する技術が現在存在している。Clinical Otolaryngology誌^[22]に報告された臨床試験では、ペット犬の中耳炎の獣医学的治療に成功している。
SEPTIC（英語版）菌検出・同定法: この手法は、ファージ感染時のイオン放出とその動態を利用した高い特異性と検出速度を実現している^[35]。
ファージディスプレイ: これは、表面タンパク質に連結した可変ペプチドを有するファージのライブラリーに関わるファージの別の使用法である。各ファージゲノムは、その表面に発現しているタンパク質の変異体をコードし（その名の由来）、変異ペプチドとそのエンコード遺伝子との間のリンクを提供する。ライブラリーからの変異ファージは、固定化された分子（例えば、ボツリヌス毒素）を中和するために、その結合親和性を通じて選抜される。結合し、選抜されたファージは、感受性のある細菌株を再感染させて増殖することができ、それにより、さらなる研究のためにファージにコードされたペプチドを回収することができる^[36]。
抗菌薬の発見: ファージタンパク質はしばしば抗菌活性を持ち、ペプチドミメティック（英語版）、すなわちペプチドを模倣する薬剤のリードとなる可能性がある^[37]。ファージリガンド技術（英語版）は、細菌や細菌成分（エンドトキシンなど）の結合や細菌の溶解など、さまざまな用途にファージタンパク質を利用する^[38]。
基礎研究: バクテリオファージは遺伝子数が他の生物に比べて少なく、また増殖が容易なことから、進化と生態学の原理を研究するための重要なモデル生物である^[39]。
遺伝子工学: テンペレートファージを利用して宿主の細菌に任意の遺伝子を導入する技術も開発された。この技術は形質導入と呼ばれ、ラムダファージによる大腸菌への形質導入が、分子生物学分野で繁用されている。
ファージ型別: ファージは種類によって宿主とする細菌が異なり、しかもその選択性が高い。このため同じ種に属する細菌であっても、株によって特定のファージに感染するものとしないものがある。この現象を利用して同種の細菌をさらに細かく判別することが可能であり、この方法をファージ型別と呼ぶ。ファージ型別による分類は黄色ブドウ球菌やサルモネラに用いられており、これらの菌の中でも特に病原性の高いものであるかどうかを識別することが可能である。