著者の所属・活動拠点の国は、デンマークです。

掲載誌：International Journal of Molecular Sciences

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

研究チームは、プロバイオティクスとして使われる細菌の表面を化学的に加工し、コレラ毒素が細胞に結合する際の「おとり」にできるかを調べました。抗菌薬だけに頼らない感染症対策を探ることが背景にあります。

着目したのは、コレラ毒素のBサブユニット（CTB）です。これは毒素が宿主細胞の表面にあるGM1という糖脂質を認識し、結合するための部分です。著者らは、GM1の糖鎖を細菌に付ければ、細菌がCTBを捕らえ、宿主細胞への結合を減らせるのではないかと考えました。遺伝子組換えではなく、化学的な表面修飾でこの仕組みを作ることを目指しました。

何を、どのように調べたか

対象は、ロイテリ菌の一株であるLactobacillus reuteri DSM 17938と、大腸菌の一株であるEscherichia coli Nissle 1917の2菌株です。研究チームは、GM1の糖鎖に短いペプチドとコレステロール由来の部分を組み合わせた2種類の合成分子、GM1GLとGM1LLを作製しました。これらを細菌と混ぜて処理し、天然のGM1糖脂質で処理した細菌や、GM1の糖鎖を持たない分子で処理した細菌と比較しました。

まず、処理した細菌にCTBが結合するか、また細菌と混ぜた液体中に未結合のCTBがどれだけ残るかを測定しました。次に、蛍光で標識したCTBを細菌と混ぜ、遠心分離で細菌を取り除いた後の液体をVero細胞に加えました。Vero細胞はアフリカミドリザルの腎臓由来の培養細胞で、GM1を持っています。細胞の蛍光を測ることで、細菌による処理後にCTBの細胞への結合がどれだけ減るかを調べました。

さらに、酸性条件、加熱、凍結・解凍、凍結乾燥の後にも、処理した細菌がCTBを結合する能力を保つかを調べました。いずれも試験管内や培養細胞を使った実験です。

主な報告結果

研究チームは、両菌株とも、天然GM1、GM1GL、GM1LLで処理するとCTBが結合するようになり、処理に使う分子の濃度が高いほど結合が増えたと報告しました。GM1の糖鎖を持たない対照では、同様の変化は見られませんでした。この結果は、細菌表面にCTBが認識できるGM1が提示されたことと整合するとしています。

液体中に残るCTBを測った実験では、GM1GLで処理した両菌株について、未結合のCTBが95％を超えて減少する結果が得られました。このとき、細菌の処理に使ったGM1GLの濃度は約10マイクログラム毎ミリリットルでした。天然GM1では、大腸菌株で2.5マイクログラム毎ミリリットル、ロイテリ菌株で5マイクログラム毎ミリリットルという、より低い処理濃度で同程度の減少が報告されました。

Vero細胞を使った実験でも、GM1を含む分子で細菌を処理する濃度を高めるほど、その細菌と接触させたCTBの細胞への結合が減りました。一方、GM1の糖鎖を持たない対照は、未処理の細菌とほぼ同じでした。

ストレス処理後もCTBを結合する能力は一部保たれましたが、変化の大きさは分子の種類、菌株、処理条件によって異なりました。著者らは、実験の繰り返し数が限られるため、特定の組み合わせの方が安定していると統計的に示したものではないとしています。

この報告が示すこと

著者らは、遺伝子を組み換えずに細菌へ受容体を模した糖鎖を付け、CTBを捕らえる仕組みの概念実証と位置付けています。ただし、CTBには毒素の酵素活性を担うAサブユニットがありません。そのため、今回の結果は、完全なコレラ毒素の無毒化や、毒素による細胞障害の防止、コレラに対する治療効果を示すものではありません。

また、CTBの結合測定だけでは、付けた分子が細菌表面のどこに、どの程度取り込まれたかは確定できません。実験記録からは、繰り返し測定に使った細菌がそれぞれ独立に調製されたかを確認できず、分子間の効果の違いも確立した優劣とは扱われていません。ストレス試験では細菌の生存を測っておらず、結合能力の保持はプロバイオティクスとしての機能の保持を意味しません。この報告が示したのは、化学修飾した細菌を、毒素の結合部分を捕らえる足場として使えるという試験管内での可能性です。

原著論文の著者・所属：Ilaria Mainero Rocca（DTU Bioengineering, Department of Biotechnology and Biomedicine, Technical University of Denmark, Søltofts Plads, DK-2800 Lyngby, Denmark）、Nicolai Stuhr-Hansen（DTU Bioengineering, Department of Biotechnology and Biomedicine, Technical University of Denmark, Søltofts Plads, DK-2800 Lyngby, Denmark）、Ola Blixt（DTU Bioengineering, Department of Biotechnology and Biomedicine, Technical University of Denmark, Søltofts Plads, DK-2800 Lyngby, Denmark）、Steffen Goletz（DTU Bioengineering, Department of Biotechnology and Biomedicine, Technical University of Denmark, Søltofts Plads, DK-2800 Lyngby, Denmark）

※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）：Ilaria Mainero Rocca, Nicolai Stuhr-Hansen, Ola Blixt, et al. In Vitro Assessment of Chemically Modified Probiotic Bacteria as Receptor-Mimic Decoys for Cholera Toxin B Subunit. International Journal of Molecular Sciences（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-19. DOI: 10.3390/ijms27209290. 原著ライセンス：CC BY.