最近の研究で、驚くべきメカニズムが明らかになりました。細菌を駆除するために設計された抗生物質が、逆説的にその生存を助長し、薬剤耐性の発達を加速させる可能性があるのです。このプロセスを理解することは、抗生物質戦略を改善し、世界中で何百万人もの人々に影響を与えている抗生物質耐性感染症の増大する脅威と戦うために不可欠です。
Rutgers Healthの研究者らは、尿路感染症の治療に使用される一般的な抗生物質であるシプロフロキサシンが、Escherichia coli（E. coli）細菌にエネルギー危機を引き起こす可能性があることを発見しました。しかし、この危機は、意図したように細菌を殺すことはありません。代わりに、細菌は適応し、薬に対する耐性を高めます。
Nature Communicationsに掲載されたこの研究は、細胞のエネルギー源であるアデノシン三リン酸（ATP）に焦点を当てました。シプロフロキサシンがATPレベルを乱すと、細菌は「バイオエネルギー的ストレス」を経験します。驚くことに、細菌は呼吸を増やし、自身のDNAを損傷する反応性酸素分子を生成することによって反応します。これにより、2つの重要な結果が生じます。
まず、より多くの細菌が生き残ります。ストレスを受けた細胞、つまり持続細胞は、抗生物質の致死量に耐えることができます。これらの細胞は、薬がなくなるまで休眠状態になり、その後、新たな感染症を引き起こすために復活します。次に、ストレスを受けた細菌はより速く突然変異し、抗生物質に対する耐性を獲得します。この加速された突然変異は、酸化損傷とDNA修復のエラーに関連しています。
この発見は、抗生物質によって誘発される代謝の変化が、抗生物質の効果を低下させ、耐性を促進することを示唆しています。研究者らはまた、ゲンタマイシンやアンピシリンなどの他の抗生物質も同様の効果があることを発見しました。これは、Mycobacterium tuberculosisによって引き起こされるものを含む、さまざまな感染症の治療に影響を与える可能性があります。
この研究は、抗生物質の開発と使用方法を再考する必要性を強調しています。潜在的な戦略には、エネルギー枯渇の副作用に対する新しい抗生物質のスクリーニング、既存の薬物をストレス経路をブロックする薬剤と組み合わせること、高用量の使用を再検討することなどがあります。細菌の代謝反応を理解し、対処することにより、抗生物質の有効性を向上させ、薬剤耐性感染症の増加と戦うことができます。