Research press release


Nature Communications

Microbiology: Engineered probiotics may fight infectious disease


細菌を遺伝的に操作すると特定の病原体を死滅させることができる。過去の研究では、病原体である緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)の存在下で大腸菌の実験室株に一定の遺伝的操作を行ったところ、大腸菌が破裂して毒素を放出し、緑膿菌を選択的に死滅させた。ただし、この方法が動物の感染症でもうまくいくのかどうかは明らかでない。

今回、Matthew Changたちの研究グループは、この遺伝系を改良した上で、これを利用して遺伝子組換え大腸菌Nissle 1917株を作製した。大腸菌Nissle 1917株は、特定の腸疾患の症状改善に有益な効果のあるプロバイオティクスであることが明らかになっている。この改良された遺伝系の新しい特徴の1つは、遺伝子組換え大腸菌Nissle 1917株に緑膿菌のバイオフィルム(表面に付着する凝集体で分解しにくい)を不安定化させる遺伝子だ。次にChangたちは、この遺伝的に操作したプロバイオティクスの有効性を緑膿菌による腸感染症の動物モデル2種類(マウスと線虫)を用いて検証し、既に定着した感染症の治療より感染症の予防を効率的に実現できることを明らかにした。


A genetically engineered probiotic - a microorganism that may have health-promoting capacities - is shown to prevent and eliminate a bacterial infection in animal models in a study published in Nature Communications.

Bacteria can be genetically manipulated to kill specific pathogens. Researchers have previously engineered a laboratory strain of Escherichia coli in such a way that, in the presence of the pathogen Pseudomonas aeruginosa, the E. coli cells explode and release a toxin that selectively kills the pathogen. However, it is unclear whether this approach would work during an infection in an animal.

Matthew Chang and colleagues modify this genetic system and use it to engineer E. coli Nissle 1917, a probiotic shown to have beneficial effects on certain intestinal disorders. The modified system includes new features, such as a gene that allows the engineered microorganism to destabilize P. aeruginosa biofilms - surface-attached aggregates that can be difficult to break down. The researchers test the efficacy of the engineered probiotic in two animal models of P. aeruginosa gut infection (in mice and in the worm Caenorhabditis elegans), and find that it is more efficient in preventing the onset of an infection than in fighting a pre-established one.

The authors suggest that these engineered probiotic bacteria could be freely administered for their normal probiotic-associated benefits, while also potentially protecting against certain pathogens. Further studies would be needed to examine whether the findings can be translated to humans.

doi: 10.1038/ncomms15028

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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