抗生物質耐性：ゆっくり進行するパンデミック

1928年9月、スコットランドの科学者アレクサンダー・フレミングは休暇から散らかったロンドンの研究室に戻り、放置されていたペトリ皿の中に奇妙なものがあることに気づきました。一塊のカビが漂い込んで黄色ブドウ球菌の培養に居座っており、そのカビを囲む透明な輪の中で、細菌はただ死滅していたのです。そのカビはペニシリウム属の一種で、それが生み出した物質はペニシリン、すなわち最初の真の抗生物質となります。この偶然から20年以内に、医学は一変しました。兵士や出産する母親、膝をすりむいた子どもを日常的に死に至らしめていた感染症が、突然治療可能になったのです。外科手術、化学療法、臓器移植がすべて可能になったのは、医師が、放っておけばあらゆる傷を死の宣告に変えてしまう細菌を、ついに食い止められるようになったからでした。

しかしフレミング自身が、その光の中にある影を見ていました。1945年のノーベル賞受賞講演で、彼はペニシリンの不用意な使用が、薬ではもはや殺せない細菌を育ててしまうと警告しました。彼は正しかったのです。この奇跡はいま綻びつつあります。それは新たな疫病の突然の衝撃としてではなく、進化というゆっくりとした、すり減らすような必然性をもって進んでいます。抗生物質耐性は時に静かなパンデミックと呼ばれますが、それはまさに、ありふれた処方が一つずつ重なるごとに静かに広がり、やがて見慣れた感染症が治ることを拒み始めるからです。

抗生物質が実際にしていること

抗生物質は、体を浸す毒ではありません。それは、細菌が持っていてヒト細胞が持たない特徴を狙った精密兵器です。たとえばペニシリンとその仲間は、細菌の細胞壁の構築を妨害します。細胞壁とは、動物細胞には完全に欠けている硬い外層のことです。健全な壁がなければ、細菌は膨れ上がって破裂します。他の系統は別の機構を攻撃します。あるものは細菌のリボソームを妨げて細胞がタンパク質を作れなくし、またあるものは細菌のDNAを複製する酵素を阻害します。これらの標的は細菌に固有のものであるため、よく選ばれた抗生物質は、あなた自身の組織をほぼ手つかずのままに、感染症を一掃できるのです。

これがまた、抗生物質がウイルスに対して何の効果もない理由でもあります。風邪、インフルエンザ、そしてほとんどの喉の痛みはウイルス性であり、ウイルスは自分自身の複製のために私たち自身の細胞を乗っ取るので、これらの薬が狙うよう作られた細菌の標的を何ら提供しません。ウイルス感染症のために抗生物質を飲んでもあなたを助けることはできませんが、それでも害を及ぼすことはあります。なぜなら、病気の真の原因には何もしないまま、腸内や皮膚に住む無害で有益な細菌を殺してしまうからです。そうした不必要な投与の一つひとつもまた、耐性が根を下ろす機会となります。

耐性はどのように進化するのか

耐性は魔法ではなく、細菌が反撃を「学習する」ことでもありません。それは自然選択であり、早送りで展開されるものです。細菌は驚くほど速く増殖します。良好な条件下では、一個の大腸菌の細胞はおよそ20分ごとに分裂するので、一つの細胞が一日のうちに数十億個になります。各分裂のたびにゲノムがコピーされますが、コピーが完璧であることはありません。ランダムな変異が絶えず生じ、大きな細菌集団であれば、まったくの偶然によって、薬の効果を鈍らせる変異を持つ細胞がいくつか現れます。それはおそらく、抗生物質が掴む標的をわずかに作り変えたり、薬が作用する前に外へ汲み出したりすることによってです。

その集団を抗生物質で満たすと、感受性のある大多数を殺し、稀な耐性の生き残りに戦場全体を独り占めさせることになります。彼らは自由に増殖し、数世代のうちに耐性形質が優勢になります。薬が耐性を生み出したのではなく、ただすでに耐性を持っていた細菌を選択しただけなのです。これは、生物学のどこを探しても最も明快で観察しやすい自然選択による進化の例の一つであり、一人の患者の中で、一回の感染の経過のうちに展開しうるものです。

細菌には薬を打ち負かすいくつかの手口があります。第一に、破壊する： 多くの細菌はベータラクタマーゼのような酵素を産生し、ペニシリン型の分子が作用する前に切り刻んでしまいます。第二に、鍵を変える： 小さな変異が、抗生物質が結合するタンパク質の形を変え、薬がもはや合わなくなります。第三に、汲み出す： 細胞膜にある排出ポンプが、流れ込んでくるよりも速く抗生物質を外へ汲み出します。第四に、門を閉ざす： 細菌は外膜の小孔の数を減らして、そもそも内部に入る薬の量を少なくできます。

近道：耐性遺伝子を共有する

細菌の進化を特に危険にしているのは、細菌が耐性を親から受け継ぐだけではないという点です。彼らは水平遺伝子伝達と呼ばれるプロセスを通じて、無関係な細胞どうしの間で、さらには異なる種の間でさえ、遺伝子を横方向に交換できます。耐性遺伝子はしばしばプラスミド、すなわち主染色体とは別の小さなDNAの輪に乗っており、ある細菌は、指示の詰まったUSBメモリを手渡すように、プラスミドを隣の細菌へ渡すことができます。

その結果、耐性はすべての系統で一から再発明される必要がありません。ある一群の薬に対する耐性を与える遺伝子は、無害な腸内細菌から危険な病原体へと跳び移ったり、病棟全体に広がったり、家畜とそれを世話する人々の間を行き来したりできます。さらに悪いことに、プラスミドは複数の耐性遺伝子を一度に運べるので、たった一度の伝達でも、細菌が複数の薬に同時に耐性を持つようになりえます。この共有こそが、いわゆるスーパーバグ、すなわち複数の抗生物質を同時に受け流す菌株の台頭を支えるエンジンなのです。

なぜ過剰使用が火に油を注ぐのか

耐性が選択であるなら、抗生物質の一回ごとの投与は選択圧であり、これらの薬を使えば使うほど、私たちはそのプロセスをいっそう強く、速く駆り立てることになります。過剰使用にはさまざまな形があります。診療所では： 抗生物質は今なお、それが効かない咳や風邪などのウイルス性疾患に対して処方されています。多くの場合、不安を抱える患者が処方を期待するからです。患者の側では： 人々はしばしば、気分が良くなった途端に薬の服用を途中でやめてしまい、その結果、より頑強で部分的に耐性のある生き残りを止めを刺さずに残してしまうことがあります。農場では： 世界の多くの地域で、混雑した環境での成長促進と疾病予防のために、健康な家畜に大量の抗生物質が与えられており、動物の中で選択された耐性菌が、食品、水、直接の接触を通じて人間に到達しうるのです。

地理的な側面もあります。一部の国では、抗生物質が処方箋なしに店頭で購入でき、誤った使われ方をしています。間違った用量で、間違った病気のために。そうした誤用の一つひとつが、進化のサイコロをもう一度振ることになります。これらはどれも、抗生物質が悪いという意味ではありません。それらは依然として医学において最も価値ある道具の一つです。問題は、抗生物質が共有された、枯渇しうる資源であり、それを不用意に使うことは、すべての人のためのその資源を燃やし尽くしてしまうということなのです。

国境のない脅威

問題の規模は厳粛なものです。世界保健機関は抗菌薬耐性を公衆衛生に対する最大の世界的脅威の一つに挙げており、大規模な国際分析は、薬剤耐性感染症がすでに世界中で年間に優に100万人を超える死と関連していると推定しています。そして、何も変わらなければ、その犠牲は今後数十年にわたって増加すると予測されています。結核、淋病、そして特定の黄色ブドウ球菌やクレブシエラの菌株のような一般的な院内細菌の耐性株は、もはや仮説上の未来ではなく、確立された現実です。MRSA、すなわちかつて信頼できた一群の抗生物質に耐性を持つブドウ球菌の菌株は、病院で過ごしたことのある人なら誰もが知っているものです。

より深刻な危険は、耐性が台無しにしかねないものです。私たちが当然のものとして受け止めている日常的な処置、すなわち股関節置換術、帝王切開、がんの化学療法は、いずれもそれらが伴う感染リスクを予防し治療するために抗生物質に依存しています。薬が効かなくなれば、これらの処置のリスクは急激に高まります。これこそ、医師が「ポスト抗生物質時代」の可能性をかくも強い警戒をもって語る理由です。それは一つの劇的な大惨事ではなく、現代医学の多くが静かに侵食されていくことなのです。

その一方で、新薬のパイプラインは滞ってきました。本当に新しい系統の抗生物質を発見することは科学的に難しく、また新しい抗生物質は、それを温存するためにできるだけ使わないのが理想的であるため、あまり利益になりません。そのため多くの製薬会社がこの分野から手を引いてきました。私たちは事実上、相続財産を補充するよりも速いペースで使い果たしているのです。

実際に何ができるのか

心強い知らせは、抗生物質耐性は、多くの脅威とは違って、人間の意図的な選択に応じて変わるものであり、基本的な戦略は明確だということです。より少なく、より上手に使う： 抗生物質を本当に必要なときにだけ処方し、適切な薬を選び、処方された療程を完了することが、耐性株の選択を遅らせます。この注意深い管理は抗生物質スチュワードシップと呼ばれます。そもそも感染を予防する： 良好な衛生、清潔な水、ワクチン接種は、そもそも抗生物質が必要になる頻度を減らします。なぜなら、決して起こらない感染症には治療が要らないからです。農場での使用を抑制する： いくつかの国がすでに始めているように、健康な家畜への日常的な抗生物質を制限することは、診療所の外における最大級の選択圧の一つを取り除きます。発明を続ける： 新しい抗生物質と代替手段への持続的な投資、そして医師が細菌感染症とウイルス感染症を素早く見分けられるようにするより優れた迅速診断は、パイプラインを補充するのに役立ちます。

これらの対策のどれも特効薬ではなく、耐性を根絶することはできません。なぜなら進化を切ることはできないからです。しかし、それを劇的に遅らせ、時間を稼ぎ、私たちが今なお持っている薬を温存することはできます。目標は、勝ち目のない、細菌に対する戦争に勝つことではなく、抗生物質がこれから何世代にもわたって効き続けるよう、共有された資源を十分に賢く管理することなのです。

要点

抗生物質耐性は、リアルタイムの進化です。細菌はあまりにも速く増殖し、あまりにも頻繁に変異するため、どの集団においてもいくつかの細胞がすでに、ある薬を鈍らせる形質を持っており、抗生物質の一回ごとの投与は、脆弱な大多数を殺す一方で、生き残ったものに増殖のための広い場を与えます。診療所での過剰使用、療程の途中での中断、農場での大量使用はすべて、この選択を加速させ、水平遺伝子伝達は耐性遺伝子を種の間で横方向に広げ、多剤耐性のスーパーバグを育てます。その結果が、すでに年間100万人を超える死と結びつき、薬が効かなくなれば外科手術、出産、がん治療を揺るがしかねない、ゆっくり進行するパンデミックなのです。前へ進む道は治療法ではなく、注意深いスチュワードシップです。すなわち、抗生物質を必要なときにだけ使い、衛生とワクチン接種を通じて感染を予防し、農業での過剰使用を抑え、新薬に投資すること。そうすれば、1928年に迷い込んだカビの胞子が引き起こした発見が、これからの未来にわたって命を救い続けることができるのです。