グラム陰性細菌の多剤耐性問題の解決戦略としての外膜不安定化誘発物質の探索

Research Project

Project/Area Number	17K19216
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Field	Agricultural chemistry and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	児島征司東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20745111)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2019-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2018: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	グラム陰性細菌 / 多剤耐性 / 抗生物質 / 外膜 / 化合物スクリーニング / 多剤耐性菌
Outline of Annual Research Achievements	前年度に考案した、大腸菌の外膜不安定化現象を発色試薬を用いて比色定量できるスクリーニング系により、外膜を著しく不安定化する性質を持つ２つの新奇化合物を得た。今年度はこれら化合物の詳細性質解析を行った。まず大腸菌に対する薬剤感受性化の効果を17種の抗生物質について調べたところ、これら２化合物は濃度50 uM で細胞増殖を阻害せずに薬剤感受性を最大256倍に上昇させる効果をもつことがわかった。この効果は、最も顕著な薬剤感受性化効果を示す変異の一つとして知られる、acrB 遺伝子欠損と同レベルであった。続いて、これら化合物の存在下で生育させた細胞の電子顕微鏡観察を行ったところ、予想通り外膜の顕著な不安定化やペリプラズム領域の増大が見られた。また、細胞そのものは球状に変化していた。さらに、外膜透過性をベンジルペニシリンの透過速度を測定することにより評価したところ、野生株と比較して透過性が約4倍近く上昇してることがわかった。以上のことから、これら２化合物は大腸菌外膜を不安定化し、薬剤の透過性を高める作用により細胞を薬剤感受性化する性質を持つことが明らかになった。作用の対象因子は現時点で不明であるが、これら化合物は大腸菌以外のグラム陰性細菌（サルモネラ、緑膿菌、アシネトバクター、肺炎桿菌）に対しては顕著な効果を示さなかったことから、大腸菌に特異的ななんらかの因子をターゲットとしていることが示唆された。