著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Veterinary Sciences

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

大腸菌には、腸の中で病気を起こすタイプのほかに、腸の外で敗血症や尿路感染症、髄膜炎などを起こす「腸管外病原性大腸菌（ExPEC）」があります。論文によると、中国では養豚の大規模化に伴い、豚由来のExPECが大きな経済損失の原因になっています。また、ExPECは豚・家禽・ヒトの間で伝わり得ることが報告されており、公衆衛生上の懸念もあるとされています。

研究チームが注目したのは、細菌に特異的に感染して壊す（溶菌する）ウイルスであるバクテリオファージ（ファージ）です。ファージは薬剤耐性菌への対策の候補として期待されています。研究チームは、豚由来のExPECに感染する新しいファージを分離し、その性質と全ゲノムを詳しく調べることで、抗菌効果と安全性を評価しようとしました。

何を、どのように調べたか

ファージを探すための宿主には、豚由来のExPEC株「S37」を使いました。この株は複数の薬剤耐性遺伝子を持ち、ゲンタマイシンやアンピシリン、セフォタキシムなど多くの抗菌薬に耐性を示します。研究チームは新疆ウイグル自治区の大規模養豚場で糞便と排水の試料を採取し、今回報告された2つのファージは排水試料から分離されました。寒天培地上で細菌が溶かされてできる透明な斑点（プラーク）を手がかりに、ファージを3回繰り返して純化しました。

得られたファージについて、電子顕微鏡での形の観察に加え、どれだけの種類の菌に感染できるか（宿主域）を調べました。宿主域の検査には、豚由来のExPECのほか、鶏・ウサギ・クジャク由来の大腸菌、豚由来の肺炎桿菌とプロテウス菌を用いました。

さらに、感染から菌が壊れて新しいファージが出てくるまでの時間（潜伏期）や、1つの菌から出てくるファージの数（バーストサイズ）、40〜80℃の温度やpH2〜13での安定性を測りました。抗菌効果は、菌に対するファージの量の比（感染多重度、MOI）を0.001〜10の範囲で変え、24時間にわたる菌の増え方で比べました。菌が表面に集まって膜状の集団をつくる「バイオフィルム」については、その形成を抑える効果と、すでにできた膜を壊す効果を調べました。加えて全ゲノムを解読し、薬剤耐性遺伝子や病原性に関わる遺伝子の有無、既知のファージとの類縁関係を解析しました。

主な報告結果

研究チームは、性質の異なる2種類の溶菌性ファージを分離し、vB_EcoM_S37とvB_EcoP_S37Aと名付けました。vB_EcoM_S37は収縮する尾を持ち、頭部の直径は約100ナノメートルです。vB_EcoP_S37Aは短く収縮しない尾を持ち、頭部の直径は約60ナノメートルでした。ゲノム解析によると、vB_EcoP_S37Aは既知のテセプティマウイルス属のどのファージとも配列の類似度が95％未満で、同属の新しい種と位置づけられました。vB_EcoM_S37はモシグウイルス属に属し、既知のファージYNL6と最も近い関係にありました。

ゲノムの大きさは、vB_EcoM_S37が173,927塩基対、vB_EcoP_S37Aが38,725塩基対でした。どちらのゲノムにも、薬剤耐性遺伝子や病原性因子は見つかりませんでした。

宿主域は、検査した大腸菌62株のうち、vB_EcoM_S37が27株（43.55％）、vB_EcoP_S37Aが4株（6.45％）を溶菌しました。どちらも豚以外の動物由来の大腸菌にも感染しましたが、肺炎桿菌とプロテウス菌は溶菌しませんでした。

増殖の性質では、vB_EcoM_S37は潜伏期が5分、バーストサイズが菌1個あたり1173でした。vB_EcoP_S37Aは潜伏期が10分、バーストサイズが210でした。

安定性については、両ファージとも40℃と50℃では60分後も感染力に大きな変化がありませんでした。60℃では徐々に低下し、80℃では20分以内に失活しました。pHについては、vB_EcoM_S37がpH4〜11、vB_EcoP_S37AがpH5〜11の範囲で安定でした。

抗菌効果は、検査したすべてのMOIで両ファージとも認められました。vB_EcoM_S37は感染後12時間ほぼ完全に菌の増殖を抑えました。vB_EcoP_S37Aは8時間以内に菌の増殖をほぼ完全に抑えましたが、6〜24時間の間に菌の再増殖が見られました。ただし、菌の量はファージを加えない対照より低いまま推移しました。バイオフィルムに対しては、vB_EcoM_S37が試したすべての時点と条件で形成を抑え、できた膜も壊しました。vB_EcoP_S37Aは12時間では効果がなく、24時間以降に効果が現れました。

この報告が示すこと

研究チームは、同じ宿主に感染する2つのファージが、対照的な「戦略」を持つと述べています。vB_EcoM_S37は多くの遺伝子を備えた「重装備」型で、DNAの代謝や溶菌に関わる遺伝子が多く、2つのtRNA遺伝子も持っています。vB_EcoP_S37AはtRNA遺伝子を持たず、タンパク質の合成を宿主の仕組みに全面的に頼る「軽量」型です。研究チームは、宿主域の広さやゲノムの性質が互いに補い合う関係にあることから、両者が複数のファージを組み合わせる製剤（ファージカクテル）を開発するための理論的な根拠と候補株になるとしています。

一方、vB_EcoP_S37Aのプラークの周りにできる半透明の輪（ハロー）については、研究チームはファージ粒子内のタンパク質の一部の構造が関係するという仮説を示しています。しかし、この点は実験での確認が必要とされています。2つのファージを併用すると相乗効果があるという考えも、現時点では仮説にとどまります。また、実験はすべて試験管内で行われたもので、動物での安全性と有効性はまだ確かめられていないことを、研究チームは限界として挙げています。

原著論文の著者・所属：Lu Ran（College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003, China）、Shenghui Wan（College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003, China）、Kexun Lian（College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003, China）、Yan Liang（College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003, China）、Pei Zheng（Xinjiang Tecon Animal Husbandry Technology Co., Ltd., Changji 831399, China）、Yonggang Qu（College of Animal Science and Technology, Shihezi University, Shihezi 832003, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Lu Ran, Shenghui Wan, Kexun Lian, et al. Identification and Genomic Characterization of a Novel Teseptimavirus Species (vB_EcoP_S37A) and a Mosigvirus Phage (vB_EcoM_S37) Infecting Swine Extraintestinal Pathogenic Escherichia coli. Veterinary Sciences（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-10. DOI: 10.3390/vetsci13090943. 原著ライセンス：CC BY.