細菌でがんを内側から攻める130年来の夢、細菌に「点呼」を教えた第一歩

編集・パクト

抗がん剤も放射線も、腫瘍のいちばん奥までは届きにくい。血管の乏しい腫瘍の中心部は酸素が薄く、薬が染み込みづらいからだ。

ならば、その酸素の薄い環境をむしろ好む「細菌」を送り込み、内側から攻めさせてはどうか——この一見突飛な発想は、100年以上前から医師たちを惹きつけてきた。

カナダのウォータールー大学のチームは2025年、その夢の実現に欠かせない「細菌が仲間の数を数えて、頃合いを見て動く」仕組みを、酸素を嫌う細菌に持たせることに成功したと報告した。

まだ治療そのものではない。だが、暴走させずに細菌を働かせるための、重要な土台づくりだ。

腫瘍の奥という「薬の届かない場所」

治療の弱点が、そろって現れる場所

がん細胞は猛烈な勢いで増えるため、栄養や酸素を運ぶ血管の建設が追いつかない。結果として、大きくなった腫瘍の中心部は酸素がほとんど届かない、低酸素の領域になる。

ふつうの細胞にとっては過酷だが、やっかいなことに、この奥まった場所は抗がん剤にとっても攻めにくい死角になる。薬は血流に乗って届くので、血管の乏しい中心部には十分な量がしみ込まない。

放射線も、酸素が少ない細胞には効きが鈍る。つまり、腫瘍のいちばん奥は、既存の治療の弱点がそろって現れる場所なのだ。

表面をいくら削っても、生き残った中心部から再びがんが盛り返す。この「奥の守り」をどう崩すかは、がん治療における、長年の大きな宿題だった。

難所は、別の生き物の楽園

そこで逆転の発想が出てくる。人にとっての難所は、別の生き物にとっては楽園かもしれない。酸素の薄い環境でこそ元気に育つ生き物——それが、酸素を嫌う細菌である。

私たちの体を構成する細胞の多くは、酸素がなければ生きていけない。だが自然界には、逆に酸素があると生きられない「偏性嫌気性菌」と呼ばれる細菌たちがいる。

彼らにとって、酸素の乏しい腫瘍の中心部は、まさに理想の住処になる。この、人と細菌の「好みの正反対さ」が、思いもよらない治療のヒントを生み出すことになったのである。

130年前から続く「細菌でがんを攻める」夢

コーリーが見た、不思議な現象

細菌でがんに挑む試みには、意外なほど古い歴史がある。

1890年代、アメリカの外科医ウィリアム・コーリーは、細菌に感染した患者の腫瘍がまれに縮むことに気づき、あえて細菌を腫瘍に注射する治療を試みた。

彼は生涯で1000人を超える患者にこの治療を行い、「がん免疫療法の父」とも呼ばれる。

効果は不安定で、やがて放射線や化学療法の時代に押されて主流から外れたが、「細菌は腫瘍に集まる」という観察は消えずに残った。

この古い発見が、100年以上の時を経て、いま最新の技術とともによみがえろうとしている。

なぜ細菌は腫瘍に集まるのか

なぜ細菌が腫瘍に集まるのか。カギは、やはりあの低酸素の中心部にある。

酸素を嫌う細菌の中には、休眠状態の硬い殻（芽胞）で体内をめぐり、酸素の薄い腫瘍の奥にたどり着いたときだけ目を覚まして増えはじめるものがいる。

酸素のある正常な組織では増えないので、結果として腫瘍だけを選んで攻める形になる。この「腫瘍を狙い撃ちする性質」こそが、細菌療法の最大の魅力だ。

現代では、この性質を持つ細菌の遺伝子に手を加え、より安全で効果的にしようという研究が各地で進む。

無毒化したクロストリジウムの一種が、マウスの腫瘍の低酸素部分を狙って破壊した例や、改変したサルモネラ菌が腫瘍を縮小させた例など、動物実験レベルでの成果が積み重ねられ、一部はすでに人での初期段階の試験までたどり着いている。

今回のウォータールー大学の研究も、この長い流れの中に位置づけられる。

問題は「暴走させないこと」だった

強すぎても弱すぎても困る

ただし、細菌を体に送り込む治療には、避けて通れない不安がある。生きて増える相手だけに、暴走したらどうするのか、という問題だ。

腫瘍を攻める力が強すぎれば、まわりに漏れて健康な組織を傷つけかねない。かといって弱すぎれば効かない。ちょうどいい塩梅で、しかも「攻めるべき場所で、攻めるべきタイミングだけ」働いてほしい。

送り込んだそばから暴れられても、数がまばらなうちに動かれても困る。理想は、腫瘍の奥で十分に数がそろってから、はじめて足並みをそろえて動きだすことだ。

コーリーの治療が不安定だった一因も、まさにこの「制御の難しさ」にあった。

細菌の「多数決」という仕組み

この「数がそろってから一斉に動く」を細菌に実現させる仕組みが、自然界にはすでにある。クオラムセンシングと呼ばれるものだ。

細菌は、自分たちが出す特定の物質の濃度を手がかりに、仲間がどれだけ密集しているかを感じ取る。

物質の濃度が一定の高さに達する——つまり十分な数がそろう——と、それを合図に一斉に行動を切り替える。細菌なりの多数決、あるいは点呼のような仕組みである。

よく知られた例が、海にすむある発光細菌だ。この細菌は、仲間がまばらなうちは光らず、一定の数まで集まると、いっせいに青白い光を放つ。

一匹だけで光っても無駄だから、みんながそろうまで待つ、というわけだ。この「無駄打ちをしない賢さ」こそが、治療に応用したい性質そのものだった。

この点呼機能を治療用の細菌に組み込めれば、「腫瘍の奥で数がそろうまで待ち、頃合いを見て一斉に薬を出す」という賢い制御ができるようになる。

酸素を嫌う細菌に「点呼」を教えた

別の細菌から「通信機」を移植

ウォータールー大学のチームが取り組んだのは、まさにこの点呼の仕組みを、酸素を嫌う細菌に持たせることだった。

研究成果は2025年末、合成生物学の専門誌『ACS Synthetic Biology』に発表された。使われたのは、酸素を嫌うクロストリジウム・スポロゲネスという細菌だ。

腫瘍の低酸素環境に集まる性質を持つ一方で、この種類の細菌に点呼の仕組みを組み込んだ例はこれまでなかった。

チームは、まったく別の細菌である黄色ブドウ球菌が持つ点呼システムの遺伝子を借りてきて、このクロストリジウムに移植した。

畑違いの細菌から通信機を取り外して、別の細菌に載せ替えるような試みである。細菌を、まるで電子機器のように部品単位で設計し組み立てる。

こうした考え方は「合成生物学」と呼ばれ、遺伝子を回路の部品のように扱う、近年めざましく発展している分野だ。

研究チームの一人は、この成果を「配線の代わりにDNAの断片を使って、電気回路のようなものを作った」と表現している。

成功のしるしは「緑の光」

移植がうまくいったかは、どう確かめるのか。ここで賢い工夫が使われた。点呼が成立して「一斉行動」のスイッチが入ったら、細菌が緑色に光るように仕込んでおいたのだ。

実験では、細菌の数が増えて仲間の密度が高まるにつれ、また外から合図の物質を加えると、細菌が狙いどおり緑色の光を放った。

仲間の数をちゃんと数えて、しきい値を超えたら足並みをそろえてスイッチを入れる——その一連の動作が、光という目に見える形で確認できた。

さらに、別の系統の合図を混ぜると光らなくなることもわかり、システムが型を正確に見分けて働いていることが裏づけられた さらに、改変した菌が信号分子(自己誘導ペプチド)を実際に作っていることを質量分析で確かめ、培養液を入れ替えて信号を取り除くとスイッチの入る時期が遅れることも示した。

信号がたまること自体が引き金になっている証拠だ。畑違いの細菌の通信機が、新しい宿主の中で、狙いどおりに作動したのである。

「光った」段階と、その先の長い道のり

出したのは「光」であって「毒素」ではない

ここで正確に線を引いておきたい。今回の研究で細菌が出したのは、あくまで確認用の緑色の光であって、がんを攻撃する毒素ではない。

「点呼の仕組みが酸素嫌いの細菌でも動く」ことを示した、いわば土台づくりの段階だ。

著者らによれば、酸素があると生きられない菌でこの型(agr)の点呼システムを働かせたのは、知るかぎり初めてだという。

腫瘍を実際に小さくしたわけではなく、その効果を調べるマウスの実験も、この研究ではまだ行われていない。次の前臨床の段階へ進む前の、基礎の一歩である。

とはいえ、この一歩の意味は小さくない。

将来、この光る部分を「治療薬を放出するスイッチ」に置き換えられれば、腫瘍の奥で数がそろったのを見計らって、狙った場所でだけ薬を放つ、という制御が現実味を帯びる。

実際、別の研究チームは、点呼で数を数えた細菌が一斉に自壊して薬を放出する仕組みをマウスで試し、化学療法と組み合わせると延命効果が高まったと報告している。

暴走を防ぎながら腫瘍だけを攻める——細菌療法が長年抱えてきた最大の課題に、点呼という答えを一つ用意したことになる。

越えるべき壁は、まだいくつも

もちろん、実際の治療になるまでの道のりは長い。人の体で安全に使えるのか、狙った腫瘍だけにとどまってくれるのか、大量に安定して作れるのか。

生きた細菌を薬として届けるには、保存や輸送まで含めて、越えるべき壁がいくつも残っている。

とりわけ、酸素を嫌う細菌に酸素への耐性を持たせて扱いやすくしようとすると、今度は正常な組織でも生き延びやすくなり、安全の余地が狭まるという難しさもある。

だからこそ、点呼による厳密なオン・オフの制御が、いっそう重要になる。それでも、コーリーが130年前に見た夢は、遺伝子を精密に設計できるいまの技術と出会い、少しずつ形になりはじめている。

がんを内側から攻める細菌が、いつか治療の選択肢に加わる日——その実現に向けた土台となる大切な部品が、また一つ、確かに組み上がったのだ。

薬の届かない腫瘍の奥を、酸素嫌いの細菌に内側から攻めさせる。130年来のその夢を安全に実現するには、細菌を「暴走させない制御」がどうしても要る。

今回の研究は、仲間の数を数えて一斉に動く点呼の仕組みを、酸素を嫌う細菌に初めて持たせ、それが確かに働くことを光で示した。

がんを小さくするのはまだ先の話だが、そのための欠かせない部品が一つ組み上がったのは確かだ。