耐性菌の問題

これまでは人間の作り出した抗菌薬の開発推移につ いて述べてきた。一方で、次々と作り出される抗菌薬 に対抗して生き残るために、細菌はさまざまな耐性を

獲得してきた。驚くのはその耐性獲得のスピードであ る。日本の研究者は、耐性菌についても早くから研究 を開始し多くの功績を遺した。しかし、この分野の発 展は非常に早く、特に近年遺伝子解析などが使われる ようになってからは過去にないほど膨大な情報が集め られ、これをまとめる作業は筆者の能力をはるかに超 える。また、技術の系統化調査にはそぐわない内容と も思われる。ここでは耐性菌研究に関連する何人かの 日本人研究者の貢献と、最も代表的な抗菌薬であるβ ラクタム系抗生物質に対しそれに対応する変化を遂げ てきた MRSA、それにバンコマイシンに対する耐性 を獲得した VRE という耐性菌について、その発生の 背景や抗菌薬との係わりについて一部の所見を述べる に留めたい。

（1）  耐性赤痢菌の研究

1940 年台後半の終戦の混乱の中、細菌性赤痢が流 行し患者数は毎年 10 万人にも及んだ。このため当時 日本でも入手が可能であったサルファ剤が大量に使 用され , その結果 1950 年頃には赤痢菌の多くはサル ファ剤に耐性となった。幸い当時米国で次々に発見・

開発されたストレプトマイシン、クロラムフェニコー ル、テトラサイクリンが日本でも入手可能になったた め、サルファ剤の耐性はあまり問題とされなかった。

しかしながらその後、赤痢菌は新たに発売された抗菌 薬に対しても次々と耐性になっていった。問題であっ たのはその多くが 4 剤すべてに耐性を示す多剤耐性菌 であり、治療中に赤痢菌が耐性を示すどれか一つの抗 菌薬に曝されただけで、当該の抗菌薬に対してだけで なく、その他の抗菌薬に対しても耐性が惹起されてし まう現象が見られることだった。

薬剤耐性については、当時既にいくつかの機序が 知られており、サルファ剤耐性は葉酸合成酵素の増 量で、ペニシリン耐性についてはペニシリン分解酵 素（ペニシリナーゼ）により説明されていた。これら の耐性機構は全て細菌の染色体上に起こった突然変異 によるものと考えられていた。しかしながら突然変異 では説明できないほど高い確率で多剤耐性赤痢菌の発 生が観察されることになる。この多剤耐性機構につい ては東西の二つのグループによってほぼ同時に発表さ れた。1959 年 11 月に東京で開かれた日本細菌学会で 東京大学教授・秋葉朝一郎と栃木県衛生研究所長の木 村貞夫らが、また一日遅れで、神戸で開かれた日本化 学療法学会で名古屋東市民病院の落合国太郎らが、こ の現象の原因は多剤耐性大腸菌ではないかとの仮説を 発表し、続いて多剤耐性大腸菌と感受性赤痢菌を混合

培養することにより、多剤耐性が一挙に伝達すること を証明した^6）。この多剤耐性が一度に伝達する現象の 発見は画期的なものであった。菌から菌に遺伝子が移 行することは当時も知られてたが、それは実験室内で の出来事と考えられており、臨床の場でそれも異なる 種の間で起こるとは考えられていなかった。この発表 に続いて、新しい抗菌薬に対する耐性が付加されてい く現象は、薬剤耐性因子（R 因子：R プラスミド）^（註８）

という遺伝体が細胞質内にあり、それが菌と菌の接合 により他の菌に移っていくことが原因であることが明 らかにされる。また、この移行は同一菌種の間だけで なく、大腸菌と赤痢菌の間のように、異なる菌種に間 でも見られることも示された。この日本で始まった薬 剤耐性プラスミドの研究はその後も国際レベルで活発 に行われ、後の遺伝子工学、バイオテクノロジーの発 展へとつながっていく^7）。

（2）  MRSA（メチシリン耐性黄色ブドウ球菌）

MRSA はその名の由来であるメチシリンに対する 耐性のみならずその他のβラクタム系抗生物質に加 え、アミノ配糖体系、マクロライド系抗生物質に対し ても耐性を示しており、今日最も耐性の進んだ細菌と もいわれる。

（2-1）MRSA の登場

黄色ブドウ球菌はヒトの常在菌のひとつで、健康な 人でも鼻の中や皮膚上に持っている。普段はヒトに対 して病原性を持たないとされるが、この菌はいろいろ な種類の毒素を作る能力を持つため、常在菌の中でも 比較的病原性の強い菌と言われている。1940 年以前、

ブドウ球菌による深部感染症は深刻な問題であった が、1941 年にこの菌に有効なペニシリンＧが実用化 された。その後も引き続き、有用な抗生物質が次々と 発見され、これらの多くはペニシリン G に耐性を持 つ黄色ブドウ球菌にも有効であったため、これ以上問 題が広がることはなかった。しかしながら、1950 年 代後半になるとこれらの抗生物質全てに耐性の多剤耐 性黄色ブドウ球菌が現れ始めた。

この問題に対する解決策として登場したのが、メチ シリンを代表とする主としてグラム陽性菌だけに作用

（註８）　ほとんどの細菌はその菌特有の必須遺伝子よりなる環 状二重鎖 DNA である染色体の他に、細胞質性遺伝体であるプ ラスミド（DNA 分子）を持っている。グラム陰性桿菌ではテ トラサイクリン、クロラムフェニコール、ストレプトマイシン、

サルファ剤、アミノベンジルペニシリンなど、初期の薬剤耐性 に関連する遺伝子はほとんどがこのプラスミド上にあり、薬剤 耐性因子（R プラスミド）と呼ばれた。

する狭域スペクトルのペニシリンと、第一世代のセ フェム系抗生物質であった。1960 年に開発されたメ チシリンはペニシリナーゼで不活化されず、1962 年 頃から上市された第一世代のセフェム系抗生物質もペ ニシリナーゼで分解され難かったため、多剤耐性の黄 色ブドウ球菌に良く効いた。しかし、1970 年代後半 になると、幅広い抗菌薬に耐性スペクトルを示す菌 株の中から、メチシリンにも耐性な黄色ブドウ球菌、

MRSA の出現が報告されるようになった。

（2-2）第三世代セフェム系抗生物質と MRSA

1970 年代は重症の基礎疾患を持つ患者や、未熟児、

老人など免疫力の低下した患者に対する治療法が進歩し た時代でもあり、これらの患者の間に発生する弱毒グラ ム陰性桿菌感染症が、より深刻な問題と考えられてい た。治療の現場においても、黄色ブドウ球菌よりもこれ らの細菌による感染症が問題とされ、製薬会社の開発方 針も、これらグラム陰性菌感染症に対する薬剤の開発に 移って行った。この方針に従って開発されたのが、第三 世代セフェム系抗生物質と呼ばれる抗菌薬群である。そ して、この世代の抗菌薬の開発は特に日本で活発であっ た。第三世代セフェム系抗生物質は緑膿菌を含むグラム 陰性菌に対しての抗菌力は高まったものの、第一、第 二世代のセフェム系抗生物質に比べると黄色ブドウ球 菌に対する殺菌力は弱くなっていた。新規な同系抗菌薬 が次々と上市され、市場で大量に用いられるのに並行し て、主として病院内で MRSA 感染症が急速に増加する 結果となった。MRSA はメチシリン耐性黄色ブドウ球 菌と呼ばれているが、実際はセフェム系抗生物質によっ て選抜されて出てきたもので、多くのセフェム系抗生物 質に対しても耐性を示す^8）。

（2-3）MRSA の耐性機構

MRSA は、ほぼすべてのペニシリナーゼを産生す ると考えられているが、メチシリン耐性はペニシリ ナーゼ耐性とは全く別の機序により引き起こされる。

PBP（ペニシリン結合タンパク質）は細菌の細胞壁ペ プチドグリカン合成の最終段階を担う酵素であり、β ラクタム薬の結合標的であるが、その結合を回避した PBP が耐性の原因であることが順天堂大学の横田健 らにより明らかにされた。MRSA は染色体上にmecA という外来遺伝子を持ち PBP2’（プライム）という 酵素を産生する。PBP2’は他の PBP と同じ細胞壁合 成酵素ではあるが、メチシリンなどが結合し難くなっ たものである。PBP2’はメチシリンだけでなく、第 一世代セフェム系抗生物質であるセファゾリンや第三

世代セフェム系抗生物質のセフォタキシムなどを含む ほとんどのβラクタム系抗生物質にも結合しない。こ のため、MRSA はほとんどのβラクタム系抗生物質 に耐性である。PBP2’はメチシリン耐性ブドウ球菌

（MRSA）だけにあって、メチシリン感受性ブドウ球 菌（MSSA）には存在しない（図 7-6-6）。前述のよう に PBP2' というタンパク質はmecA という遺伝子に コードされているが、この遺伝子は DNA カセット染 色体と呼ばれる部分に、他の薬剤耐性遺伝子とともに 集まっており、ある菌から他の菌へと伝達される^9）。

図 7-6-6　MRSA における代替え酵素（PBP2’）の産生

（SDS 電気泳動：概念図）

MSSA：メチシリン感受性黄色ブドウ球菌 MRSA：メチシリン耐性黄色ブドウ球菌

（2-4）その他の抗菌剤と MRSA

1980 年代には MRSA による院内感染が多くの病 院で問題となり始めた。しかし日本においてはこの 時期、ノルフロキサシンを始め MRSA に有効な多く のキノロン系抗菌薬が開発され、ここでも一時的な 解決を見た。しかしながら、その後 MRSA はこれ らキノロン系抗菌薬に対しても急速に耐性を獲得し ていった。1995 年に出版された吉川昌之介の「細菌 の逆襲」によれば、1980 年代に広島と徳島で集めら れた MRSA 株はメチシリンだけでなく、フロモキセ フ、ホスホマイシン、エリスロマイシン、カナマイ シン等すべてに耐性であり、ゲンタミシンでは 90％、

キノロンに対しても 1994 年時点では半数以上が耐性 であったと書かれている^10）。これら MRSA 感染症の 深刻な状況に対処するため、日本においては 1990 年 に、アミノ配糖体系抗生物質であるアルべカシンが MRSA の適応で承認され、続いて 1991 年にはバンコ マイシンが新たに MRSA の適応で承認された。

（2-5）バンコマイシンの作用機序

バンコマイシンもβラクタム系抗生物質と同じく細 菌の細胞壁合成を阻害する。しかし、βラクタム系抗 生物質のように架橋酵素である PBP に結合してその 酵素反応を阻害するのではなく、酵素の基質である MM（ムレインモノマー）の末端にある D アラニルー

Ｄアラニン（D-Ala-Ala）に結合して細胞壁合成反 応を阻害する。単体ブロックである MM は既存のブ ロック塀（細胞壁ペプチドグリカン）の端に連結する 際に先端の Ala を切断して連結するが、末端にバン コマイシンのくっ付いた MM は糖鎖部分を連結する 役目の TG（transglycosylase）の作用を受けること が出来なくなりブロック塀の合成がストップしてしま う。また、分子量の大きなバンコマイシンが D-Ala-Ala に結合してしまうため、ペプチドの架橋酵素であ る PBP もその掴む相手を失い作用を発揮することが 出来ない（図 7.6.7）。この新しい機序によりバンコマ イシンは MRSA に対して効果を示す。βラクタム薬 のように酵素阻害剤の場合、酵素側の一つのアミノ 酸残基の変異により耐性が生じる可能性があるが、基 質である細胞壁が変化するには大きな変化が必要であ り、耐性が生じ難いと考えられていた。

図 7.6.7　バンコマイシンの作用機序

（2-6）バンコマイシン耐性の MRSA（VRSA）の報告 そのバンコマイシン耐性の黄色ブドウ球菌は同じ 日本人研究者によって発見されることになる。1995 年 12 月に順天堂大学の平松啓一は 64 歳の患者から Mu3 と言うヘテロ耐性の菌株（大量の感受性株の中 に微量の耐性株が含まれる）を発見した。この不均 一なヘテロ耐性菌は薬剤に曝されれば遅かれ早かれ均 一な耐性を獲得する可能性がある。実際この患者か ら単離した黄色ブドウ球菌に、in vitroの試験で、投 与するバンコマイシンを増やしていくと感受性の菌 は死滅し薬剤に耐性を示す菌のみが増殖し、最終的 に MIC は 8mg/L にまで増加した。この耐性の黄色 ブドウ球菌が既に市中に広がっている可能性がある と考えた平松は、順天堂病院の微生物検査室で小栗豊 子が前もって保管していたバンコマイシン感受性が比 較的低い 50 個の菌株を調べた。このうち 50 番目に検 査した菌は、生後 4 か月の乳児から得られたもので MIC は 8mg/L を示しており、Mu50 と命名された。