2022年7月4日
世界上首次研发出一种利用抗体和近红外光选择性消灭病原体的方法
有望战胜新型冠状病毒和耐药病原体
慈惠会医科大学消化内科和肝病学系光永正人教授、横滨市立大学医学院基础研究机构副教授岩濑忠幸和横滨市立大学微生物学系梁明秀教授的研究小组研究人员研发了世界上第一个光免疫抗微生物策略 (PIAS)，能够利用近红外光选择性去除各种微生物病原体，例如细菌、真菌和病毒，包括菌株。
传统治疗药物和治疗方法无效的耐药病原体和新型冠状病毒感染等传染病已成为全球性难题，迫切需要研发新的抗菌治疗策略。虽然传统的抗菌治疗对耐药细菌的效果较差，但众所周知，由于杀死病原体以外的本地细菌，肠道细菌的平衡会受到干扰。
使用本研究新研发的方法，可以不考虑耐药性，不影响本土细菌，仅用近红外光去除目标病原体，并证实了针对念珠菌和新型冠状病毒的效果。对于现有治疗方法难以控制的多重耐药病原体，有望作为一种新的治疗方法投入实际应用。
这项研究的结果于 2022 年 7 月 4 日发表在Nature旗下子刊《Communications Biology》上。
・主要成员：
東京慈恵会医科大学消化科・肝脏内科 光永真人讲师、伊藤公博助教、西村尚助教
东京慈惠会医科大学综合研究中心基础研究设施 岩濑忠行 副教授
产业医科大学动物研究中心 宫田博规 教育教授
横滨市立大学医学部微生物学教室 梁明秀教授、宮川敬副教授。
美国国立癌症研究中心小林久隆主任研究员
背景
青霉素的发现和随后各种抗菌剂的研发，使治疗许多传染病成为可能。然而，耐药病原体的出现，包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 (MRSA)，使治疗变得困难。另一方面，由于抗菌剂的使用也适用于病原体以外的本土细菌，因此研发一种无论耐药状态如何都能仅消除相关病原体的治疗方法是一项长期挑战。
除了耐药性问题外，新出现的没有有效治疗方法的传染病也是一个威胁。特别是2019年突然出现的SARS-CoV-2（新型冠状病毒）感染引发了全球危机。研发能够快速应对未来可能出现的新病原体的治疗方法是一个紧迫的问题。
研究小组的光永真人和小林久隆在2011年研发的癌症光免疫疗法 (ref.1) 使用一种单克隆抗体对近场光作出反应，该单克隆抗体仅识别癌细胞中表达的目标。被绑定被使用。通过暴露于近场光选择性地杀死与光反应性抗体结合的癌细胞。治疗效果和安全性已通过各种临床试验得到证实，并于 2020 年作为一种新的头颈癌治疗方法在日本投入实际应用，领先于世界其他地区。此外，研究小组的岩濑忠行和他的同事正在进行广泛的微观物理研究，例如针对金黄色葡萄球菌的微观相互作用。
在这项研究中，研究人员旨在研发一种新的传染病治疗方法，通过应用癌症光免疫疗法和微物理研究的这些原理，可以选择性地消除目标病原体。
方法与成果
为了研究其对细菌病原体金黄色葡萄球菌的用途，研究人员通过将 IR700 与对金黄色葡萄球菌有选择性的单克隆抗体结合，合成了一种针对金黄色葡萄球菌的光反应性抗体。确认了与该光反应性抗体结合的金黄色葡萄球菌在暴露于近场光时几分钟内被杀死。对葡萄球菌和肠杆菌没有观察到影响，它们不受该光反应性抗体的结合。对金黄色葡萄球菌的杀菌效果不受耐药状态的影响，对包括MRSA在内的多种耐药菌株均具有杀菌作用。
抗菌剂一般对包括正常菌群在内的各种细菌都有治疗作用，因此已知肠道菌群的平衡被打乱，对菌群几乎没有作用。此外，研究人员合成了特异性识别真菌念珠菌和新型冠状病毒的光反应抗体，并证实了这种方法是否可以应用于这些不同的病原体。结果证实，它们根据所使用的光反应性抗体的特异性而被选择性地消除。
未来的展望和发展
这种效果取决于所用抗体的靶特异性结合能力，不一定是中和抗体。如果存在与靶标结合的抗体，则可以认为是一个可以针对各种病原体发挥抗病原体作用的系统。针对临床上存在多重耐药性病原体的抗体化合物的新合成，可能会为现有治疗方法难以控制的病原体提供新的治疗选择，未来有望在实际应用中进行。