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May 18, 2023

生物医学における選択的抗菌毒性を備えた生物工学材料

Military Medical Research volume 10、記事番号: 8 (2023) この記事を引用する 2474 アクセス数 1 引用数 1 Altmetric Metrics の詳細 この記事の修正は 2023 年 7 月 12 日に公開されました。

軍事医学研究第 10 巻、記事番号: 8 (2023) この記事を引用

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真菌や細菌は、無数の病原体関連の感染症や病気で人間を苦しめます。 一般的に使用される殺菌剤のほとんどは、共生微生物と病原微生物を区別なく標的とします。 微生物叢の中から病原種を識別して戦うために、特定の細菌や真菌を選択的に標的とする新規抗菌剤が開発されています。 本総説では、これらの微生物が関与する細胞壁の特徴と抗菌機構に焦点を当てています。 続いて、グラム陽性菌、グラム陰性菌、真菌などの特定の微生物群に選択的に対抗する抗菌薬の設計を検討します。 最後に、微生物感染症を高い特異性で治療できるようにする抗菌免疫調節戦略の最近の進歩について概説します。 これらの基本原則により、熱心な読者は抗菌および抗真菌用途のための新しいアプローチや化合物を設計できるようになります。

抗生物質は感染症と闘うために開発されてきましたが、微生物耐性は依然として一貫した世界的な課題です[1、2、3]。 微生物がその防御システムを通じて発達させた耐性は、最先端の抗生物質による根絶を回避する耐性株を生成することで人間の健康を脅かします[4]。 微生物感染症と戦うために現在利用可能な抗生物質は、薬剤耐性微生物株の発生により急速に効果がなくなりつつあります。 抗菌ナノ材料は、抗生物質耐性微生物と戦うための合理的なアプローチを表します [5、6]。 これらの困難な疾患に取り組むための理想的な戦略は、特定の感染性微生物に対して選択的毒性を持つスマートな抗菌材料の開発です [7]。 これを考慮して、特定の病原体に対する抗菌活性を調整および変更するためのナノマテリアルの生物工学にいくつかの研究が捧げられました。 したがって、細菌や真菌に対して選択的毒性をもたらすために、広範囲のナノ粒子が生物活性化合物で官能化されています。 選択毒性とは、宿主細胞または健康なマイクロバイオームの活力を維持しながら、有害な微生物のみを殺すか阻害する抗菌薬の能力です[8]。

このレビューは、特定の種類の微生物を選択的に標的とするスマートマテリアルの設計を要約しています (図 1)。 グラム陽性菌、グラム陰性菌、真菌などの微生物の細胞特性が、これらの微生物と戦う際に関与する抗菌メカニズムの議論とともに提示されます。 次に、読者は選択性を備えた先進的な材料の設計を紹介します。 スマートナノマテリアルを使用した直接的な微生物の死滅とは別に、免疫調節による微生物感染症の治療に関する最新の研究もまとめられています。 このような知識を獲得することは、熱心な読者に、高い選択性と低い副作用による微生物感染の効果的な制御に関する重要なヒントを提供するでしょう。

特定の微生物と戦うための材料の選択毒性の概略図。 細胞壁結合ドメインは、病原性細菌に選択的に付着して殺すことができます。 銀ナノ粒子に結合したリガンドの存在により、ナノプラットフォームはターゲティングリガンドとして病原体に特異的に結合して細菌株を識別し、選択的な抗菌性能を付与することができます。

細菌はグラム陽性菌とグラム陰性菌に分類されます。 両方のグループの細菌の内膜または細胞質膜は類似しています。 一方、外側の細胞エンベロープは大きく異なり、これが抗菌薬に対する耐性と感受性を説明しています。 このような違いにより、それらを根絶するための独特の戦略を開発する必要性が説明されています[9、10]。