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Jul 26, 2023

Communications Biology volume 6、記事番号: 878 (2023) この記事を引用

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大腸（結腸）を標的とする細菌、クロストリディオイデス ディフィシルによる感染症は、世界中の多くの人々に影響を与えています。 細菌の定着は、毒素 A および B という 2 つの外毒素によって媒介されます。腸に送達され、これらの毒素の生体触媒活性を阻害できる短いペプチドは、C. diff を予防および治療するための有望な治療戦略となります。 感染。 ペプチド結合設計 (PepBD) アルゴリズム、分子レベルのシミュレーション、ペプチドと毒素の結合を評価するための迅速なスクリーニング アッセイ、一次ヒト細胞ベースのアッセイ、およびペプチドを開発するための表面プラズモン共鳴 (SPR) 測定を組み合わせたアプローチについて説明します。結腸上皮細胞内の毒素 A をブロックする阻害剤。 ペプチドの 1 つである SA1 は、初代由来のヒト結腸 (大腸) 上皮細胞において TcdA 毒性をブロックすることがわかっています。 SA1 は、表面プラズモン共鳴 (SPR) によって測定した場合、56.1 ± 29.8 nM の KD で TcdA に結合します。

Clostridioides difficile (C. diff.) は、人間や動物の腸管に感染するグラム陽性の芽胞形成細菌です。 過去 10 年間で、C. diff. 感染症は、北米とヨーロッパにおける下痢と結腸の炎症の主な原因となっています1。 多くの場合、C. ディフィシル感染症は、ペニシリン、カルバペネム、フルオロキノロンなどの抗生物質による過剰治療によって引き起こされる微生物のバランスの崩れの結果です2,3。 これらは腸内微生物叢を破壊し、C. diff の発芽を可能にします。 胞子が発生し、細菌の増殖とその後の有毒な毒素の放出につながります。 2017 年には、20 万人以上が C. diff に感染しました。 その結果、米国だけで 12,800 人が死亡しました4,5。 感染症のほとんどは入院治療に関連しており、死亡の 80% 以上は 65 歳以上の人々で発生しています6。 腸壁の内側を覆う上皮細胞は C. diff 毒素の影響に非常に敏感であり、C. diff は優先的に結腸に定着するため、結腸上皮は主な感染部位です 7,8。

C. diff の病原性。 は主に 2 つの主要な毒素、毒素 A (TcdA) と毒素 B (TcdB) に由来します9,10。 温度差。 表層タンパク質を使用して腸壁に付着し、約 63% の配列相同性を共有する 2 つの大きな Rho グルコシル化毒素、TcdA および B を生成します 11,12。 これらの毒素は、グルコシルトランスフェラーゼドメイン（GTD）、オートプロテアーゼドメイン（APD）、送達ドメイン、および複合反復オリゴペプチドドメイン（CROP）の4つのドメインで構成されています（図1a）。 Cの差。 毒素は 4 段階の細胞内機構を介して作用します (図 1b): (1) 毒素の C 末端にある CROP ドメインは、結腸上皮細胞の表面にある炭水化物分子およびタンパク質に結合します13、14、15。 ; (2) 送達ドメインは、毒素を標的細胞のサイトゾルに移動させるのに役立ちます。 (3) APD は残りの毒素から GTD を切断します。 (4) GTD はウリジン二リン酸グルコース (UDP-グルコース) を利用して、腸上皮細胞に存在する Rho ファミリー GTPase をグルコシル化します。 これらの Rho ファミリー GTPase のグルコシル化は、転写、細胞周期の進行、アポトーシス、細胞骨格の制御を破壊し、細胞変性および細胞毒性効果を引き起こします 16、17、18、19。

a グルコシルトランスフェラーゼ ドメイン (GTD、赤色)、オートプロテアーゼ ドメイン (APD、青色)、および送達ドメイン (オレンジ色) を含む毒素 A の結晶構造を示します (PDB ID: 4R04)。 b ヒト上皮細胞における TcdA 誘発毒性の概略図。 c GTD (赤色) 内の TcdA の触媒部位 (青色で表示) は、C. diff の誘導において重要な役割を果たします。 感染。

C. diff を治療するために複数の治療アプローチが開発されています。 感染。 標準的な治療法は抗生物質（メトロニダゾールとバンコマイシン）による治療ですが、20％の症例で感染が再発します20。 これらの抗生物質に曝露されると、腸内の微生物群集が変化し、C. diff21 による定着が促進されます。 メルクは、C. diff 毒素 B を標的とするモノクローナル抗体、ベズロクスマブ (Zinplava として販売) を導入しました。ベズロクスマブの投与を受けた患者の再発感染率は、抗生物質で治療されたコホートよりも大幅に低かったものの、単回投与のコストが高かったため (~ 4,000 ドル）とその静脈内注入は負担がかかります 22,23。 別の C の差分。 治療法は糞便微生物叢移植 (FMT) であり、FDA によってまだ承認されていない治験中の治療法です24。 FMT の投与方法と最適な投与戦略は依然としてケースごとに異なります。 さらに、FMT は感染症や抗生物質耐性菌を伝染させるリスクを伴います25。