New England Biolabsと耶魯大学の研究者らが、主要な抗生物質耐性菌Pseudomonas aeruginosaを標的とするバクテリオファージのエンジニアリングのための完全合成システムを初めて開発した。PNASに掲載されたこの手法は、デジタルDNA配列を使用してウイルスをゼロから構築し、ファージ改変の伝統的な課題を回避する。この革新は、世界的な抗生物質耐性脅威に対する治療を加速することを目指す。
バクテリオファージは細菌を攻撃するウイルスで、1世紀以上にわたり感染症治療に用いられてきたが、抗生物質耐性の増加に伴いその使用が急増している。最近のPNAS研究で、New England Biolabs (NEB)と耶魯大学の科学者らが画期的な成果を発表した：P. aeruginosaを標的とするファージの完全合成エンジニアリングシステムで、世界的なリスクを伴う抗生物質耐性病原体である。 このシステムはNEBのHigh-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA)プラットフォームを活用し、自然ウイルスサンプルではなく合成DNAフラグメントからファージを完全に構築可能にする。チームは28のフラグメントを使用してP. aeruginosaファージを組み立て、次に点突然変異、挿入、欠失、尾繊維遺伝子の交換による標的細菌変更、リアルタイム感染追跡のための蛍光マーカーの挿入で改変した。 「最良の場合でも、バクテリオファージのエンジニアリングは極めて労働集約的だった。研究者は特定のモデルバクテリオファージを宿主細菌でエンジニアリングするためのプロセス開発に生涯を費やした」と、共同筆頭著者でNEB研究科学者のAndy Sikkema氏は述べた。「この合成手法は、簡便性、安全性、速度において技術的飛躍を提供し、生物学的発見と治療開発への道を開く。」 物理的なファージストックと危険な宿主細菌を必要とする従来の手法とは異なり、このアプローチは細胞外で制御された方法で全ゲノムを構築し、安全なラボ株で活性化する。Golden Gate Assemblyは短いDNAセグメントに優れ、GC含量高や繰り返しなどの複雑な配列をエラー少なく扱う。他の方法を悩ませる問題だ。 この研究はNEB-耶魯の協力から生まれ、E. coliファージT7の最適化から始まり、より困難な標的に挑んだ。関連研究には、2025年11月のPNAS論文（ピッツバーグ大学Hatfull研究室とAnsa Biotechnologiesによる合成Mycobacteriumファージ）、2025年12月のACS研究（コーネル大学とのT7ベースE. coliバイオセンサーによる水安全）がある。 「私のラボは‘奇妙なハンマー’を作り、それに合う釘を探す」と、NEB上級主任研究員で研究共同著者のGreg Lohman氏は語った。「この場合、ファージ療法コミュニティが‘まさに待っていたハンマーだ’と言った。」この進展は、自然ウイルスの制約なく精密抗生物質としてのファージの可能性を拡大し、深刻な健康危機に対処する。