薬剤耐性菌はいくつかの問題を引き起こします。一般的な抗生物質で攻撃しても死滅せず、バイオフィルムと呼ばれる粘液性の除去困難なコロニーを形成します。つまり、洗い流そうとしても文字通りそこに残ってしまうのです。薬剤耐性菌の拡散を防ぐための新たな治療法は、他の抗菌製品とは異なるアプローチが必要です。IBMの研究者たちは新たなアイデアを考案し、病院、カウンター、そして皮膚にも効果を発揮する可能性があると述べています。
この新しい抗菌ハイドロゲルは、90%が水で構成されており、体温まで温めると自然に凝集します。バイオフィルムを破壊し、大腸菌のような小さな細菌からメチシリン耐性黄色ブドウ球菌のような大きな細菌まで、様々な種類の細菌を殺菌します。このハイドロゲルは、生分解性で正電荷を帯びた特殊設計のポリマーで構成されています。水と混合して温めると、ポリマーが自己組織化して鎖状に集まり、濃厚なゲルを形成します。
シンガポールに拠点を置くバイオエンジニアリング・ナノテクノロジー研究所のイーヤン・ヤン氏が率いる研究チームによると、このゲルはクリーム、医療機器の薄膜コーティング、傷の治療など、さまざまな用途に組み込むことができるという。
彼らの画期的な成果は、この素材が獲物を追い詰めて殺す方法にあります。抗生物質のようにDNAに干渉したり、細菌の細胞壁に選択的に結合したりするのではなく、このポリマーは細胞壁に引っ掛かり、それを破って内容物を漏出させます。これは、ポリマーが正電荷を帯びていること（微生物の負電荷を持つ細胞壁と一致する）と、疎水性、つまり水を避ける性質を持っているためです。細菌は勝ち目がなく、薬剤に含まれるタンパク質に対する耐性を進化させるのと同じように、この攻撃方法に対する耐性を進化させることもできません。これは物理的な攻撃なのです。
IBMリサーチの先端有機材料科学者であるジェームズ・ヘドリック氏は、バイオフィルムの破壊がどのように機能するのか、研究者たちはまだ解明していないと述べた。ただ、機能していることは分かっている。「バイオフィルムの破壊は明らかに好ましい形で相互作用し、バイオフィルムの除去を可能にしています」と彼は述べた。「タンパク質の細胞外マトリックスを除去し、破壊し、その下にある微生物を根絶できるのです。これは非常に興味深い発見でした。」
研究チームがこの薬剤を初めて考案したのは数年前ですが、当時の治療法は生分解性ナノ粒子を使用しており、MRSAのような大型細菌のみを標的としていました。研究チームは手法を改良し、代わりにハイドロゲルを作製することで、対応可能な微生物の範囲を拡大することができました。
IBMは、このハイドロゲルを新たな抗菌製品として販売するため、複数の企業と協議中だとヘドリック氏は述べた。一方、彼と他の研究者たちは新たな標的に目を向けている。「作用機序が分かったので、ウイルスへの対応を検討し始めています」と彼は述べた。「これは私たちの最優先事項です。結核やデング熱など、解決策があまりない病気を研究しています。私たちはこれらの分野に取り組んでいきたいと考えています。」
新しいハイドロゲルを説明する論文がAngewandte Chemieの最新号に掲載されています。
