泥と海綿は、おそらくほとんどのスキューバ ダイバーのやりたいことリストにあまり含まれていません。しかし、シカゴのイリノイ大学に本拠を置く科学者で探検家のブライアン・マーフィー教授は、湖の底に潜む堆積物と、水没した難破船にしがみついているねばねばした動物に照準を合わせています。そして正当な理由があります。彼がミシガン湖から泥の塊を持ち帰ったとき、それには未知の 2 つの分子を作り出すバクテリアが含まれていることがわかりました。
実験室でのテストでは、このクラスの化合物が結核を引き起こす細菌にとって致死的であることが示されました.結核は、既存の薬が苦労している病気です. 「何百万年もの間、バクテリアは互いに戦ってきました」とマーフィーは言います。 「私たちはその力を利用しているだけです。」
世界中で、スーパーバグが増加しています。 E株を有する患者が近年多くなっています。大腸菌 医師が最後の手段としてのみ使用する薬を含む、多くの抗生物質に耐性があります。これは、細菌を殺すために私たちが使用する抗生物質との戦いで細菌が優勢になっているという憂慮すべき傾向であり、これらの薬の世界的な乱用によって加速されています.
「薬剤耐性と戦う方法は、新しい化学物質を見つけることです」とマーフィーは言います。彼は、水中でその新しい化学物質を探している多くの現代の探鉱者の 1 人です。
深いところからの薬
極地の氷の海から灼熱の熱水噴出孔まで、サンゴ礁から内陸の湖まで、地球の 10 分の 7 を占める広大な水域には、非常に多様な生命が生息しています。それらには、複雑な化学的防御を進化させた多くの動物と、豊富な微生物が含まれます。海洋生物の約 90% は微視的であると考えられています。これらの生物の中から、研究者は新薬の基礎となる分子を発見しています。
医薬品のために自然界を利用することは新しいことではありません。アスピリンを飲むと、柳の木の樹皮で発見された物質によって頭痛が緩和されます。薬剤耐性の波が高まる中、自然の薬棚には、私たちが浸るべきものがたくさんあるという希望があります.秘訣は、これらすべての強力な化学物質をふるいにかけて、病気と戦うことができるものを見つけることです.
「医薬品開発の失敗率が信じられないほど高いことは周知の事実です」とマーフィーは言います。 「特定の疾患を標的とし、それを人体の信じられないほど複雑な環境の中で実行できる一連の分子を見つけることは本当に困難です。」
これを支援するために、Murphy はサンプル収集プロセスの改善に取り組んでいます。サンプル収集プロセスは、ここ数十年で大きな革命が見られなかった医薬品開発の数少ないステップの 1 つだからです。マーフィーによると、元の場所で分子を探すことは医薬品開発の重要な部分であるため、彼は新しいリソース、つまり一般の人々を完全に使用することに決めました.
レクリエーション スキューバ ダイバーとの会話から、マーフィーは難破船で海綿を探すというアイデアを思いつきました。これらの気取らない動物は、人生のほとんどをその場で立ち往生し、食物のために水をふるいにかけ、バクテリアの大群を引き受けます. 「バクテリアは、海綿バイオマスの最大 30 ～ 40% を構成する可能性があります」と Murphy 氏は説明します。
淡水カイメンは、アメリカの五大湖でよく見られる光景ですが、それらについてはほとんど知られていません。マーフィーは、時間と費用のかかるビジネスである海綿を自分で集めるのではなく、市民科学プロジェクトを試験的に実施し、ダイバーが外出中に小さなサンプルを収集するように依頼しました。彼は収集キットを送ったところ、大きな反響があり、40 個以上のスポンジが郵送されてきました。
2016 年に彼はこのプロジェクトを五大湖全体に展開し、できるだけ多くのサイトをサンプリングしたいと考えています。最終的に、マーフィーは湖全体のスポンジとバクテリアの分布をマッピングして、将来の取り組みがより効果的になり、五大湖とその先の両方で実り多い場所に焦点を合わせたいと考えています.
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これらの生物には、がんや MRSA などに打ち勝つ化学物質が含まれています
- カブトガニ: これらの節足動物の血液には、微量の細菌に反応するアメーバ細胞が詰まっています。彼らの血液は過去 50 年間、機器やワクチンの汚染検査に使用されてきました。
- イモガイ: これらの軟体動物の針にはコノトキシンが含まれています。モルヒネよりも強力なコノトキシンベースの鎮痛剤がすでにあります.また、がんや糖尿病の治療も視野に入っています。
- とげのあるヒトデ: このヒトデの体は、14% の炭水化物と 86% のタンパク質からなる粘液で覆われています。この物質は、関節炎と喘息の治療薬として研究されています。
- フグ: これらの魚にはテトロドトキシン (または TTX) が含まれています。これが、ふぐ（フグから作られた珍味）を危険な夕食にしている理由です. TTX は、化学療法中に受けた痛みの治療法として開発されています。
- Micrococcus luteus : この細菌は、長波長の紫外線を遮断できるサルシナキサンチンと呼ばれる色素を生成します。これは、より効果的な日焼け止めの開発に使用できます。
- Dendrilla membranosa : この海綿には、ダルウィノリドと呼ばれる分子が含まれています。この物質は、病院で問題を引き起こすことが多い薬剤耐性の MRSA スーパーバグに対して有効であることがわかっています。
- Elysia rufescens : この種のウミウシは広く分布しています。これにはカハラリド F と呼ばれる物質が含まれており、現在、潜在的な抗腫瘍剤として調査中です。
科学者は海の最も深い部分を調査しています
1950 年代にバイオプロスペクターが初めて海に目を向けたとき、最初のターゲットはサンゴ礁でした。種がぎっしり詰まったこれらの賑やかな生態系は一見の価値があり、医薬品開発パイプラインの終わりに至ったものも含め、多くの天然物を生み出してきました.
初期の化学療法剤シタラビンは、1969 年に米国で承認され、フロリダ キーズ リーフの海綿から発見されました。カリブ海のホヤに由来するトラベクテジンと呼ばれる別の抗がん剤は、2007 年からヨーロッパで、2015 年から米国で使用されています。
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他の場所では、他の研究者がさらに波の下で新しい化学を探しています. Marcel Jaspars 教授が率いる PharmaSea と呼ばれる国際チームは、海の最深部である海溝の底を含む深海で新しい抗生物質を探しています。 Jaspars は、これらを「ネガティブ アイランド」が海底に突き出ているのではなく、上に突き出ていると説明しています。 「それぞれの塹壕で何百万年もの別々の進化があった可能性があります」と彼は言います。
Jaspars と彼の協力者は無人探査機を何マイルも深くまで送り込み、独自のバクテリアを含んだ泥を持ち帰ります。これらの極端な生き物を実験室で生かしておくための技術は近年進歩しているため、実験を行うことができます。 Jaspars によると、彼らはいわゆる ESKAPE 病原体を含む標的を対象として、約 100,000 回のテストを行ってきました。この 6 つの細菌株のグループは、複数の既存の抗生物質に対する耐性の増大を示しています。
最終的に、PharmaSea チームは、より大規模に生産でき、前臨床試験に進むことができる 2 つの化合物を絞り込むことを目指しています。これまでのところ、彼らの最も有望な発見は、神経系の疾患、特にてんかんやアルツハイマー病に対して有効である可能性がある化合物です。
誰が得をしますか?
しかし、誰がこれらの発見を深いところから所有しているのでしょうか? 「バイオプロスペクティング」という言葉には通常、否定的な意味合いがあります。最悪の場合、先住民が伝統的な薬の知識を提供し、ほとんど補償を受けていないことを思い起こさせます.
ありがたいことに、近年事態は進展し、利益を共有するためのプロトコルは今や一般的になっています.何かを収集する前に、研究者は通常、原産国と書面による合意を結びます。 2010年に国際名古屋議定書が発効し、そのような協定が法的要件になりました。しかし、誰もが名古屋にサインアップしているわけではありません.米国は特に欠席しています.
「公海」は、海岸から 200 海里離れたところから始まり、技術的には誰のものでもないため、取り締まりが難しくなっています。現在、海洋法に関する国連条約（UNCLOS）は、深海採掘やケーブル敷設などの特定の活動を対象としていますが、生物多様性については何も述べていません。生物探査を含むようにUNCLOSを修正するための正式な議論が2020年に始まりました。交渉のテーブルにはさまざまな意見があります。 「G77 と中国は、それが人類共通の遺産であるべきだと信じています。つまり、すべての人が利益を得ることができるということです」と Jaspars は説明します。その考えは、1 つの国や企業だけが利益を得ることを許されるべきではないということです。
一方、米国とノルウェーが支持する「公海の自由」の概念は、公海で誰もが釣りをすることができるのと同じように、どの国にも公海での生物探査の自由を与えるものです。彼らはどこでも研究し、利益を得ることができました。 EU を含む他のグループは、解決策を見つけようとしています。公海でのバイオプロスペクティングが規制されるまでには、数年かかる可能性があります。
次のステップ
研究室に戻ると、マーフィーの結核撲滅分子は、新薬につながる可能性があるかどうかを確認するための次のラウンドのテストに入っています。たとえそうでなくても、マーフィーはそれらがまだ有用であると確信しています. 「それらは結核に対して非常に選択的な抗菌活性を示しました」と彼は言います。他のバクテリアはそのままにしておいた。これらの分子がどのようにして結核菌を選択的に殺すのかを正確に解明することは、結核自体に関する重要な情報を明らかにし、おそらく効果的な治療法への道を示す可能性があります.
しかし、バイオプロスペクターは急がなければならないでしょう。近年、病んでいるグレート バリア リーフが世界中で大きなニュースとなり、人間の活動が地球の海、川、湖の健康と生物多様性を脅かし続けています。地球の水が取り返しのつかないほど悪化する前に、必要な薬や治療法が見つかることを祈りましょう。
- The Life Sub-Aquatic を聴く BBC Radio 4 Extra で Helen Scales と一緒に、波の下で生活することへの人間の強迫観念について語っています。
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