新しい抗生物質を見つけるためにネアンデルタール人の分子を「復活」させた科学者

Dec 30, 2023

「今後10年から20年以内に、私たちは抗生物質耐性菌の感染症で死ぬことになるでしょう」と遺伝学者のエディス・ハードは言う。 世界保健機関（WHO）は、既存の薬物治療が効かない微生物によってもたらされる脅威について長年警告しており、2050年までに推定で毎年1,000万人が死亡し、がんの致死率を上回っている。 抗生物質耐性との戦いの最前線にいる人物の 1 人が、科学研究でジローナ王女賞を受賞したペンシルバニア大学の生物工学教授であるセザール・デ・ラ・フエンテ氏です。 デ・ラ・フエンテ氏は、人工知能と彼の研究チームである機械生物学グループの専門知識と経験を組み合わせて、抗菌の可能性を持つ何千もの分子を発見して分析します。 研究チームは、スズメバチの毒などの天然化合物や人体独自のタンパク質マップから、命を救う標本を探しています。 そして今、私たちのネアンデルタール人とデニソワ人の祖先の古代の DNA の中で、ホモ・サピエンスが進化の過程で失った分子が「復活」しています。

体内には人間の細胞よりも多くの細菌細胞が存在します。 歯垢の生成から地球の肥沃度の維持まで、あらゆることに関与する地球上で最も多く存在する微生物である細菌の最も関連性の高い特性の 1 つは、抗生物質に対する耐性を獲得する能力です。 しかし、この素晴らしい偉業は何百万もの人々の命を脅かしています。

デ・ラ・フエンテ氏のチームは、この課題に対応する化合物を探している。 プロテオーム（体内のタンパク質の完全なセット）を分析することで、これらの研究者らは、免疫系とは関係のない生物学的機能を持ちながら、抗感染特性を備えた 2,603 個のペプチド（アミノ酸で構成された分子）を発見しました。

スペインの港湾都市ア・コルーニャ出身のデ・ラ・フエンテ氏は37歳で、フォーブス誌の受賞スペイン人リストトップ50に名を連ねており、米国化学会とマサチューセッツ工科大学から著名な研究者として認められている。 同氏の説明によると、彼のチームは「消滅」として知られるプロセス、つまり、もはや存在しない過去の化合物の回収と呼ばれるプロセスに取り組んでいるという。 「私たちは抗生物質の供給源としてヒトのプロテオームを探索するアルゴリズムを開発し、そのような配列を多数発見しました。これを暗号化ペプチドと呼んでいます」と彼は言います。 「このことから、これらの配列は進化の過程で作られ、細菌などの侵入因子や感染因子から私たちを守る免疫系の役割を果たしていると考えられました。 そこで私たちは、私たちに最も近い祖先であるネアンデルタール人とデニソワ人のプロテオームを調査することにしました。」

基本プロテオームは、絶滅した人類の遺伝学的特徴を特定して昨年のノーベル賞を受賞したスヴァンテ・ペーボの祖先DNAに関する研究のおかげで公開されました。 「私たちがやったことは、これらのデータ、つまりヒトのプロテオームを調査し、タンパク質にコードされている抗生物質を見つけられるかどうかを調べるアルゴリズムを開発したことです」とデ・ラ・フエンテ氏は言います。

デ・ラ・フエンテ氏は、このコンセプトは映画「ジュラシック・パーク」からインスピレーションを得たと語る。 「この映画のアイデアは、恐竜という生物全体を生き返らせることでした。 しかし、それは倫理的、環境的、技術的に多くの問題を引き起こします。 現在、恐竜を復活させるのに十分なゲノム情報はありません。 その代わりに、私たちは分子の絶滅というアイデアを思いつきました。生物全体を復活させるのではなく、過去の分子を復活させて、抗生物質耐性などの現在の問題の解決に役立てようとしているのです。」

Cell Host & Microbe誌に掲載され、Natureによってレビューされたこのチームの研究は、チームが設計したアルゴリズムと人工知能の利用により、ミトコンドリアDNAからのゲノム情報とプロテオーム情報を利用して、使用できる分子を見つけている。潜在的な抗生物質として。

「最も魅力的な瞬間は、固相化学合成として知られる方法を使用して分子を復活させたときです」とデ・ラ・フエンテ氏は言います。 「私たちは、コンピューターが提供する抗生物質の能力を持つアミノ酸に関するコードを使用して、機械に分子を化学的に合成させます。」