今週、サルモネラ菌による食中毒が発生し、2人が死亡、340人以上が罹患したため、米国全土で汚染されたキュウリが回収される中、科学者たちは食中毒対策の新たな戦略を発表しました。この戦略は、植物を遺伝子組み換えして抗菌タンパク質を生成させ、それを抽出して汚染された食肉や農産物に塗布するというものです。
月曜日に米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に掲載された研究で、科学者たちはタバコ、葉菜、ホウレンソウ、チコリ、レタスを遺伝子操作し、致死性の大腸菌株を殺菌できるコリシンと呼ばれるタンパク質を生成させた。ドイツのバイオテクノロジー企業2社、ノマド・バイオサイエンスとアイコン・ジェネティクスの科学者が率いる研究チームは、タバコなどの植物が活性コリシンを高濃度に生成できることを発見した。さらに、彼らは2種類のコリシンの混合物が、大腸菌の主要な病原菌株すべてを効率的に殺菌できることを発見した。
「過去15年ほどに記録された食品汚染の発生はすべて、わずか2種類のコリシンを非常に低濃度で組み合わせて使用することで、十分に抑制できたはずだ」と、ノマド・バイオサイエンスのCEOで論文著者の一人、ユーリ・グレバ氏は述べた。
米国では、毎年約30万件の大腸菌感染症が発生しており、その主な原因は汚染された食品の摂取です。食品中の大腸菌のほとんどは、汚染された牛肉や豚肉に含まれていますが、化学肥料の代わりに動物の糞尿で処理されることが多い有機農産物に関連する大腸菌感染症も増加しています。世界保健機関（WHO）によると、大腸菌感染症の最大10%が生命を脅かす疾患につながる可能性があります。
コリシンは、大腸菌株が競合する大腸菌株を殺傷または増殖阻害するために自然に産生するタンパク質です。このタンパク質は非常に毒性が強く、実際、コリシンを産生するように微生物を改変すると、宿主を死滅させてしまうことがよくあります。この問題を回避するため、研究著者らは、コリシンが植物細胞に対してそれほど毒性がないことを利用して植物を改変することにしました。著者らは、様々な植物を用いて12種類のコリシンを大量に発現させることに成功しました。これらのコリシンはすべて、大腸菌に自然に存在するコリシンと組成が同一でした。
「植物由来のタンパク質から得られる収量は、私たちが通常、研究室で大腸菌を使って作るものよりはるかに大きい」と、パデュー大学でタンパク質を研究している構造生物学者のウィリアム・クレイマー氏は言う。
コリシンは非常に強力なため、ノマッドとアイコンの科学者たちは、このタンパク質が食品処理における経済的に実現可能な方法になる可能性があると考えています。「コリシンは、通常の抗生物質よりも50倍も細菌に対して活性があります」とグレバ氏は述べています。グレバ氏らの研究では、大腸菌が混入した豚肉ステーキに、2種類のコリシンの混合物を肉1キログラムあたり4ミリグラムの割合で散布したところ、わずか1時間で大腸菌の数が著しく減少しました。
研究チームは第三者機関に依頼し、プロセスの経済分析を行いました。その結果、この方法は、現在食肉業界で好まれている除染方法、すなわち熱処理と酸洗浄と競合することが判明しました。「通常、食肉業界は1ポンドの肉を処理するのに2～5セントの費用を負担します」とグレバ氏は言います。「私たちのコストはそれよりも低いのです。」さらにグレバ氏は、加熱処理や酸処理とは異なり、コリシンが肉の品質と味に影響を与えないことが、この方法の優位性だと考えています。
研究チームは、「一般的に安全と認められている」、略してGRASと呼ばれる経路を通じて、FDAの承認取得を目指しています。グレバ氏は、コリシンは大腸菌によって腸内で自然に生成されるため、食品処理に使用される少量のコリシンは胃や消化管で完全に分解されるため、この見通しに期待を寄せています。
しかし、他の科学者たちはすぐには楽観的ではない。ミネソタ大学の食品安全微生物学者、フランシスコ・ディエス＝ゴンザレス氏は、市場承認は長く困難なプロセスになる可能性があると警告している。「食品添加物の承認を得るには、多くの毒性試験と有効性試験を提出しなければなりません」と彼は述べた。「これらのコリシンは人間の食生活に通常含まれていないため、GRAS（一般有機化合物）の要件を満たすべきだと主張するのは難しいでしょう。」
それでも、ディエス＝ゴンザレス氏は科学者たちのアプローチの斬新さを高く評価している。「このタンパク質を植物で有意なレベルで発現・生産させるという偉業は実に驚くべきものです」と彼は述べた。「技術的、科学的な観点から見ても、この研究には大きな価値があると思います。」
コリシンは大腸菌以外の細菌にも殺菌効果を発揮するため、グレバ氏と彼のチームは、このプロセスを今後これらの細菌にも適用していく計画だ。「私たちはすでに、サルモネラ菌の制御を目的としたコリシンの研究を進めています」とグレバ氏はPopSci誌に語った。
