2025年に『Cell Host & Microbe』誌で発表された最新の科学的研究は、細菌がワクチン接種の原理と驚くほど類似したメカニズムを用いて、いかに防御を構築しているかに光を当てました。この生得的なシステムは、免疫として機能し、細菌が再度の接触時にウイルス攻撃を認識し、無力化することを可能にします。
ウイルスとの遭遇後、細菌は特定の酵素を利用し、スペーサーと呼ばれるウイルスのDNAの微小な断片を、自身の遺伝構造に組み込みます。これは、将来の識別と防御のためのアーカイブを作成する行為です。本質的に、このプロセスは将来の生存を確実にするために過去の経験を記録することに他なりません。
興味深いことに、科学者たちは長らくこの現象そのものを積極的に利用しており、それがCRISPR技術の基礎となりました。しかし、このメカニズムが細胞内で持つ本来の機能、すなわち自身のゲノムに迅速に変更を加える能力については、最近の研究が行われるまで明確に理解されていませんでした。
CRISPR技術は、この酵素を「遺伝子のハサミ」として応用し、実験室での作業から最先端の遺伝子治療に至るまで、広範な課題におけるDNA操作に活用されています。それにもかかわらず、細菌の内部におけるこのプロセスの正確なメカニズムは、最近の研究が行われるまで、長い間謎に包まれていました。
細菌を標的とするウイルスであるバクテリオファージと、それらの宿主との間の複雑な相互作用を理解することは、ファージ療法の発展にとって極めて重要です。ファージ療法は、抗生物質が効かない細菌感染症に対抗するためにウイルスを利用する手法です。分子生物学者のロドルフ・バランゴ氏は、この知識が、より広範な病原性細菌に対して有効なファージの開発に貢献するだろうと指摘しました。
細菌は、治療薬が回避することを学ぶ必要のある、150種類以上の異なるファージ防御メカニズムを備えた武器庫を持っています。今回の新たな理解は、様々な感染症に対するファージ療法の応用範囲を広げるきっかけとなるはずです。研究結果は、細菌の内部防御資源を活用するファージベースの薬剤を創出するための新しい道筋を示しています。
細菌がウイルスのDNA断片をどのようにアーカイブするかを把握することで、研究者は病原性細菌を標的として破壊できるファージを設計できるようになり、抗生物質耐性への対抗策として有望な戦略を提供します。
この絶え間ない進化の競争において、ウイルス側も対抗策を発展させてきました。例えば、特定のバクテリオファージ（ICP1など）は、CRISPR/Casシステム全体の遺伝子セットを「盗む」ことが可能であることが発見されています。これにより、細菌の防御システムに完全な混乱をもたらし、感染に効果的に抵抗する能力を奪います。さらに、原核生物の適応免疫の基盤であるCRISPR-Casシステム自体は、防御と直接関係のないプロセス、例えば遺伝子発現の調節やDNA修復にも関与しています。微生物免疫の内部構造に関するこの知見は、全体的な健康のための、より持続可能で調和の取れた解決策を意識的に形成する機会を与えてくれます。