研究者たちは、人間の免疫システムにはまったく見えない微生物を深海で発見した。これは、一見普遍的に見える私たちの体の細菌認識能力が、必ずしも万能ではないことを示唆する、いくぶん不安な発見だ。
学際研究チームの研究は先週、Science Immunology誌に掲載されました。彼らの根本的な結論は、哺乳類の免疫システムが問題を察知する方法、つまり私たちが身を守るために従うルールやパターンは、全体的ではなく局所的に定義されている可能性があるというものです。これは、免疫学における長年の定説に反する発見です。研究者によると、これらの海洋微生物はこれまで哺乳類、ましてや海洋哺乳類と接触したことはありませんでした。
この細菌は、フェニックス諸島保護区の深海で発見されました。フェニックス諸島保護区は、キリバス共和国とその沖合に設立された、カリフォルニア州ほどの広さを持つ海洋保護区です。人類の手がほとんど入っていないこの海域は、ユネスコ世界遺産の中でも最大かつ最深であり、研究チームにとって、人間不在下で繁栄する生物を調査するまたとない機会となりました。2017年、科学者たちは約3週間、この海域を訪れました。船には実験室が設置されており、この辺境の海域で採取したばかりの細胞を培養することができました。彼らは、SuBastianと名付けられた遠隔操作型無人探査機を用いて、深海サンプルからグラム陰性細菌を採取しました。
「皆さんははるか遠くにいるのに、一番近くにいるのは国際宇宙ステーションにいる人たちだけです」と、ボストン大学の海洋生態学者で論文の共著者でもあるランディ・ロジャン氏はビデオ通話で語った。「皆さんが持っているのは、宇宙船に持ち込んだものだけです。時間と深い思考と機会という贈り物。まさに魔法のような組み合わせです」
彼らが発見した単細胞生物は、宿主生物を餌として利用することで、長期にわたる生存方程式を巧みに構築しています。これらの深海細菌が哺乳類細胞に認識されるかどうかを調べるため、研究チームは50種類の細菌株からリポ多糖体コーティング（細菌の「皮膚」のようなもの）を単離し、プレート上でマウスとヒトの細胞に曝露しました。サンプル株の80%は、ヒトとマウスの細胞から免疫反応を誘発しませんでした。
研究チームは、なぜ微生物がこのように目に見えないのか完全にはわかっていないが、微生物を覆っているリポ多糖類の特定の特性と関係があるのではないかと示唆している。共著者のジョナサン・ケーガン氏は、このリポ多糖類は「ほとんどの細菌、そして海に生息するすべての細菌の皮膚とみなせる」と述べている。
「あらゆる毒性のある病原体は、深海細菌が偶然行っているのと同じことをする能力を持っています。つまり、私たちの免疫システムから隠れているのです」と、ハーバード大学医学部の免疫学者であるケーガン氏はビデオ通話で述べた。「ですから、生態系が衝突したときに考えられるリスクの一つは、偶然に私たちに対して毒性を持つ微生物が生まれる可能性があることです。」
私たちの免疫システムは、リポ多糖の膜で微生物を感知しますが、通常、検知されない微生物は、細菌を取り囲む脂質層から突き出た小さなスポーク状のアシル鎖を6本以上、あるいは6本未満しか持っていません。ここで奇妙なのは、哺乳類細胞に見えない微生物が標準的な6本のアシル鎖を持っていたことです。それらの微生物が目に見えないのは、むしろ、それらすべてが特に長い鎖を持っていたためかもしれません。
「なぜそれが理にかなっているのか、全く分かりません」とケーガン氏は述べた。「しかし、長すぎるアシル鎖と免疫サイレンスの間には完璧な相関関係があることは分かっています。これは私たちとコミュニティがさらに研究すべき点です。」
「この発見は、パターン認識受容体がリポ多糖のような広く保存された微生物成分を認識するという定説に疑問を投げかけるものです」と、メリーランド大学の微生物学者で、今回の論文には関与していないアリソン・スコット氏はメールで述べた。スコット氏は、深海で発見されたリポ多糖の多様性は、科学者が私たちの免疫システムが細菌の脅威をどのように認識しているかをより深く理解する必要があることを改めて認識させるものだと述べた。
研究チームは今年6月に保護区に戻り、サンゴが数千年も生き続け、多くの未発見の種が生息する深海の未知の世界を改めて垣間見る予定です。この航海では、微生物が宿主生物や現場環境とどのように関わっているかをより具体的に観察するとともに、船上でさらなる実験を行う機会が得られます。
「実験をするときは、疑問を抱くものです。そして、答えが得られたとしても、それは必ずしも自分が理解できる言葉や解釈できる形ではないかもしれません」とロジャン氏は言う。「それは、人生、あるいはそれ以上の時間をかけて、自然界と交わす、非常にゆっくりとした、非常に慎重な対話なのです。」
この研究は、聞こえるほど危険ではありません。これらの微生物が研究室から逃げ出して新たな疫病を引き起こす可能性は低いからです。これらの細菌は、人間が好んで滞在するような場所では見られない、極寒で真っ暗な温度と極めて高い圧力の中で繁殖します。船上では冷蔵庫で保管されています。そうでなければ、すぐに死んでしまい、適切な研究ができません。しかし、この1年間で私たちが学んだことがあるとすれば、それは、たくさんの岩をひっくり返せば、その下に必ず何か厄介なものが見つかるということです。私たちの体には見えないもの、そしてそれがどのような害をもたらすかを理解することは、より良い備えをするために重要です。
「これが意味するのは、免疫のルールが地域的に定義されると、新しい場所に行くと、通常は病原性がないのに病原性を持つものに遭遇する可能性があるという重大なリスクがあるということです」とケイガン氏は述べた。
世界中を旅する前に特定のワクチンを接種する必要があることはすでにわかっているが、ケーガン氏は新たな種類のリスクを指摘している。それは、北極で掘削したり深海に潜ったりしているときに、本来防御力のない細菌に遭遇する可能性があるというものだ。
