細菌性疾患により、毎年数百万人が死亡しています。これらの細菌のほとんどは、進化の過去のある時点では良性でしたが、何がそれらを病気の原因となる病原体に変えたのか、必ずしも理解できるわけではありません。新しい研究で、研究者らは、人を食べる細菌にこのスイッチがいつ起こったかを追跡した。彼らは、この知識が将来の伝染病の予測に役立つかもしれないと考えている。
問題となっている人食いの犯人は、GAS（グループA β溶血性連鎖球菌）と呼ばれ、感染力の強い細菌です。原因とは別に肉を食べる病気, GAS は、害の少ないさまざまな感染症の原因にもなります。毎年6億人以上が罹患し、推定50万人が死亡している。
これらの細菌は 1980 年代から人間に影響を与えているようです。科学者たちは、GAS は害の少ない連鎖球菌株から進化したに違いないと考えています。新しい研究は、米国科学アカデミーの議事録、その進化の歴史を再構築します。
メソジスト病院研究所のジェームス・マッサー氏は、「カーテンを開けて毒性の病原体を生み出す謎の過程を明らかにすることができたのは今回が初めてだ」と述べた。
遺伝子体操
マッサー氏の研究では、世界中から細菌の遺伝データの分析が必要で、合計約 3,600 の連鎖球菌株が収集され、そのゲノムが記録されました。それは、一連の異なる遺伝的事象がこの細菌を凶暴なものにしたことを明らかにした。
まず、外来 DNA が元の無害な連鎖球菌に移動しました。遺伝子の水平伝達-- 細菌の間でよく見られる現象。このような DNA は、細菌を特異的に標的とするウイルスであるバクテリオファージによって提供されることがよくあります。外来遺伝子を拾うことは、細菌の生存率を向上させることができるため、有用な場合があります。
この場合、宿主のゲノムに組み込まれた外来 DNA により、連鎖球菌細胞が 2 つの有害な毒素を生成することが可能になりました。これらの毒素遺伝子の 1 つに対するさらなる変異により、毒性がさらに強くなりました。
マッサー氏によると、別の水平遺伝子伝達事象により、優れた病気を引き起こす病原体が非常に優れた病原体に変わったという。追加の遺伝子セットにより、感染者の免疫システムを抑制するタンパク質の生成が可能になり、感染が悪化しました。
レスター大学のマルコ・オッジョーニ氏は、「この研究では全ゲノムのデータを使用したため、すべての遺伝的変化を観察することができた。これにより、全体像を把握し、病原性の原因となる分子事象を特定することが可能になる」と述べた。
マッサーは統計モデルを使用して、いわば進化の時計を巻き戻すことで、GAS の遺伝的変化を正確に年代測定することもできた。彼らは、GASを毒性の強い細菌にした最後の遺伝子変化は1983年に起こったに違いないと主張している。
大陸移動
そのタイミングには非常に意味があります。 「我々が推定した日付は、文献の中で連鎖球菌の流行に関する多数の記述と一致した」とマッサー氏は語った。 1983年以来、世界中で連鎖球菌感染症の発生が数回発生しています。たとえば、英国では、次のような時期にレンサ球菌感染症の数と重症度が増加しました。1983 年と 1985 年。
他の多くの国でも同様です。スウェーデン、ノルウェー、カナダそしてオーストラリア現在では大陸間の伝染病となっているものの犠牲になっている。症状は咽頭炎から人を食べる病気である壊死性筋膜炎まで多岐にわたりました。
「短期的には、この発見は細菌内の遺伝子変化のパターンを特定するのに役立ち、細菌ワクチンをどのくらいの頻度で更新する必要があるかを知るのに役立つかもしれない」とマッサー氏は述べた。 「長期的には、この技術は重要な予測用途になる可能性があります。流行が始まる前に流行の芽を摘み取ることができるかもしれません。」
マッサー教授が示唆しているのは、十分な量の細菌ゲノムが定期的に記録され監視されていれば、GASが経験したような突然変異や遺伝子転移が事前に発見される可能性があるということだ。
しかし、オッジョーニ氏は懐疑的だ。 「そのような予測は不可能かもしれないが、この研究は他の用途にも応用できるだろう」と同氏は語った。 「どの遺伝子変化がいつ起こるかを知ることは、創薬研究を特定の方向に調整するのに役立ちます。」
オッジョーニ氏は、マッサー氏のGASでの取り組みは単なるモデルにすぎないと付け加えた。マッサーの方法を使用して他の病原体の進化の歴史を記録することは、それらが現在引き起こしている病気、さらには将来引き起こす可能性のある病気に取り組むのに非常に役立つ可能性があります。