51探花

【本学研究者情报】

〇本学代表者所属?职?氏名：医学系研究科环境医学分野?教授?赤池　孝章

【発表のポイント】

• 细菌感染症治疗に繁用されるβラクタム抗菌剤^注1が、细菌が产生する超硫黄分子によって分解?不活性化されることを発见しました。
• 抗菌薬の「最后の砦」とされるカルバペネムも同じ仕组みで分解されました。
• 分解された薬剤を高感度に検出できる分析法を开発し、それら分解物が菌体外に排出されることを见出しました。
• 分解物をバイオマーカーとして、βラクタム抗菌剤の薬効を高める新しいアジュバント薬剤の探索が期待されます。

【概要】

熊本大学大学院生命科学研究部の泽智裕（さわ　ともひろ）教授、小野胜彦（おの　かつひこ）助教らのグループは、同大学院先端科学研究部の井原敏博（いはら　としひろ）教授、北村裕介（きたむら　ゆうすけ）助教、东北大学大学院医学系研究科　赤池孝章（あかいけ　たかあき）教授らとの共同研究により、细菌がβラクタム抗菌剤を分解?不活性化する新しいメカニズムを明らかにしました。

βラクタム抗菌剤は、细菌の细胞壁合成を阻害する抗菌剤で、その优れた有効性や副作用の少なさから、多くの细菌感染症の治疗に用いられています。なかでもカルバペネムと呼ばれるβラクタム抗菌剤は、従来のβラクタム抗菌剤が効かなくなった耐性菌に対する「最后の砦」とされています。これまでの研究から、细菌の硫黄代谢^注2过程で生じる硫化水素が、细菌の薬剤耐性に寄与することが报告されていましたがその详细なメカニズムは分かっていませんでした。今回、硫化水素が超硫黄と呼ばれる分子に変换されると、カルバペネムを含むβラクタム抗菌剤を强力に分解?不活性化することを発见しました。构造解析の结果、分解された薬剤は、βラクタム环が开环し硫黄が付加した、カルボチオ酸という新规化合物であることが分かりました。このカルボチオ酸に対する高感度分析法を开発し、その生成动态を解析した结果、βラクタム抗菌剤は、细菌に取り込まれた后、菌体内の超硫黄分子によりカルボチオ酸へと分解され、さらにそれが菌体外に排出されていることを発见しました。今回の结果は、これまでに知られていない、细菌によるβラクタム抗菌剤の分解経路を明らかにした画期的な成果です。今后、菌体外に排出されたカルボチオ酸を指标（バイオマーカー）とすることで、细菌の超硫黄分子产生を阻害する化合物のスクリーニングを计画しています。このような化合物は、超硫黄分子に依存したβラクタム抗菌剤の自然耐性を弱める効果（アジュバント効果）を有することが考えられ、その结果、より低浓度のβラクタム抗菌剤での治疗が可能になり、新たな耐性菌の出现が抑えられると期待されます。

本研究成果は、令和3年3月30日（日本時間）に、アメリカ化学会の「ACS Chemical Biology」に掲載されました。

本研究は、科学研究费补助金ならびに乳酸菌研究会の支援を受けて行われました。

【用语解説】

注1：βラクタム抗菌剤
βラクタム抗菌剤は、その构造中にβラクタム环を有する化合物で、细菌の细胞壁成分であるペプチドグリカンの合成を阻害する薬剤である。ペニシリン系、セフェム系、カルバペネム系、などが含まれる。

注2：细菌の硫黄代谢
细菌が嫌気的呼吸を行う际に硫酸や亜硫酸を还元して硫化水素を最终代谢产物として生成すること。また含硫アミノ酸であるシステインの异化过程でも硫化水素を产生すること。

详细（プレスリリース本文）

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