著者の所属・活動拠点の国は、コロンビアです。

掲載誌：Microorganisms

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

大腸菌（Escherichia coli）と黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）は、食品を介して病気を起こすことがある細菌です。論文によると、これらの菌では抗菌薬が効きにくくなる遺伝子（耐性遺伝子）を持つものが報告されています。抗菌薬が効かない微生物が広がる「薬剤耐性」は、世界的な公衆衛生上の課題になっています。

研究チームは、その対策の候補として銀ナノ粒子に注目しました。銀ナノ粒子はナノメートル単位の微小な銀の粒で、多剤耐性菌を含む幅広い病原体に効果があることから関心を集めています。一方、従来の化学的・物理的な作り方には、大量生産のしにくさや毒性、環境への負荷といった課題があります。そこで、生物が出す物質を利用して作る方法が研究されてきました。カビの仲間である糸状菌は、銀イオンを金属の銀に変える酵素などを分泌します。研究チームは、こうした糸状菌を選び出して銀ナノ粒子を作り、2種類の食中毒菌に対する効果を試験管内で確かめることを目指しました。

何を、どのように調べたか

材料には、ボヤカ大学の菌類・微生物コレクションに保存されていた50株の糸状菌を使いました。これらは植物や、根の周りの土から分離されたものです。選抜の目安にしたのは、銀イオンを銀に変える働きに関わる酵素「硝酸還元酵素」の活性です。まず、試薬を加えて赤く発色するかどうかで、各株がこの酵素の働きを持つかを調べました。発色した株については、培養液中にできた亜硝酸の濃度を測り、活性の強さを数値で比べました。

活性の高い株に加え、この選抜基準の重要性を確かめるため活性の低い株も含めて、計6株を選びました。菌糸を取り除いた培養ろ液に硝酸銀を加え、銀ナノ粒子を合成しました。粒子ができたことは、液の色の変化と、銀ナノ粒子に特有の光の吸収で確認しました。粒子の形と大きさは電子顕微鏡で調べました。結晶構造はX線回折で、表面に付いた有機物は赤外分光で調べました。さらに、液中での粒子の帯電の状態（ゼータ電位）も測りました。

抗菌効果の試験には、標準菌株の大腸菌ATCC 25922と黄色ブドウ球菌ATCC 43300を使いました。一つ目は、寒天培地の上で試料の周りに菌が育たない範囲（阻止円）の直径を測る方法です。二つ目は、液体培地で粒子の濃度を段階的に薄め（150〜9.3 ppm）、菌の増殖を完全に抑える最低の濃度である「最小発育阻止濃度」を求める方法です。ppmは100万分の1を表す濃度の単位です。比較対照として、大腸菌には抗菌薬クロラムフェニコール、黄色ブドウ球菌にはトリメトプリム・スルファメトキサゾールを用いました。

主な報告結果

最小発育阻止濃度は、大腸菌に対しては6種類の銀ナノ粒子すべてで37.5 ppmでした。これは対照のクロラムフェニコールと同じ値です。黄色ブドウ球菌に対しては、粒子によって値が分かれました。4種類が18.7 ppm、アルテルナリア属由来のものが37.5 ppm、アスペルギルス属の1株（3-HSF-02）由来のものが75 ppmでした。対照のトリメトプリム・スルファメトキサゾールは150 ppmで、どの銀ナノ粒子よりも高い値でした。

寒天培地での試験では、どの銀ナノ粒子も両方の菌の増殖を抑えました。大腸菌に対する平均の阻止円は、アルテルナリア属由来の粒子で13.6 mm、フザリウム・セレアリス由来の粒子で13.3 mmと大きめでした。ただし、粒子の種類による差は統計的に有意ではありませんでした。黄色ブドウ球菌に対しては、粒子の種類による有意な差がありました。阻止円が最も大きかったのは3-HSF-02由来の粒子で、最も小さかったのはアスペルギルス属のもう1株（1-HSF-08）由来の粒子でした。どちらの菌でも、阻止円が最も大きかったのは対照の抗菌薬でした。

選抜の段階では、50株のうち硝酸還元酵素の働きが確認されたのは18株でした。その活性は、亜硝酸濃度で0.635 ppmから3.067 ppmまでの幅がありました。最も高かったのはフザリウム・オキシスポルムの株です。選んだ6株はいずれも銀ナノ粒子を作ることができ、反応液は淡い黄色から茶色に変わりました。活性が低かった1-HSF-08の株でも、粒子は合成できました。

電子顕微鏡で測った粒子の平均の大きさは、9.8〜27.1 nmでした。すべての粒子の表面には有機物の存在を示す信号が見られました。ゼータ電位はすべてマイナスで、−0.4 mVから−27.7 mVまでの幅がありました。

この報告が示すこと

研究チームは、酵素の活性をもとに糸状菌を選ぶ方法は、銀ナノ粒子づくりに有望な株を見つけるのに役立つと結論づけています。一方で、酵素の活性だけを選抜の基準にはできないとも述べています。酵素の活性が低い株でも粒子ができた例があり、カビが作る他の物質も粒子の形成に関わる可能性があるためです。

寒天培地と液体中の試験で抗菌薬との比較結果が異なった点について、著者らは、粒子の濃度や、粒子が培地中に広がる速さの違いで説明できる可能性を挙げています。そのうえで、糸状菌で作った銀ナノ粒子は、食中毒菌に対する抗菌剤の候補になりうると位置づけています。

今回の試験は試験管内で行われたもので、研究チームは細胞毒性の試験を行っていません。限界として、毒性の評価のほか、カビの代謝物が粒子の大きさや形をどう左右するかの解明や、粒子を回収する効率の改善が必要だと述べています。

原著論文の著者・所属：Mayra Eleonora Beltrán Pineda（Grupo de Investigación Gestión Ambiental, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia）、Daniela Fernanda Valencia（Bacterióloga y Laboratorista Clínica, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia; Grupo de Investigación Gestión Ambiental, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia）、José Castellanos-Rozo（Grupo de Investigación Gestión Ambiental, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia）、Alida Marcela Gomez Rodriguez（Grupo de Investigación Núcleo, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia）、Ingrid Rocio Fonseca-Guerra（Grupo de Investigación Gestión Ambiental, Universidad de Boyacá, Tunja 150007, Colombia）

※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）：Mayra Eleonora Beltrán Pineda, Daniela Fernanda Valencia, José Castellanos-Rozo, et al. Mycosynthesized Silver Nanoparticles (AgNPs) for the Control of Foodborne Pathogenic Bacteria: Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Microorganisms（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/microorganisms14092083. 原著ライセンス：CC BY.