抗菌耐性に対抗する金属

Nature Reviews Chemistry volume 7、pages 202–224 (2023)この記事を引用

18,000 アクセス

28 件の引用

52 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ほとんどの生物と同様に、細菌は金属に対して愛憎の関係を持っています。特定の金属は生存に必須である可能性がありますが、特定の形態と濃度では有毒である可能性があります。 金属イオンには抗菌活性の長い歴史があり、近年、抗菌剤耐性の上昇により注目が高まっています。 現在、抗菌剤の探索には、抗菌活性を持つ金属イオン、ナノ粒子、金属錯体 (「金属抗生物質」) が含まれています。 金属系抗生物質はまだ臨床に応用されていませんが、非常に必要とされている新しい種類の抗生物質につながる可能性のある広大で未探索の化合物群です。 このレビューは、金属系抗生物質の開発の進歩、特に作用機序が研究されている抗生物質に焦点を当て、この成長分野における最近の発展を要約しています。 また、抗菌光線力学療法や細菌感染症の放射性核種診断など、細菌感染症と戦うための金属錯体の代替用途の概要も提供します。

抗菌薬耐性（AMR）は、今後数十年間で世界の主な死因となる傾向にあります。 2019 年には、AMR に関連した死亡者数は推定 495 万人で、そのうち 130 万人は耐性感染症が直接の原因でした1。 過去 2 年間に新型コロナウイルス感染症患者に対する抗生物質の過剰処方が広範に行われたこともあり、この数は 2050 年までに世界中で年間 1,000 万人に達すると予想されています2。 この緊急性にもかかわらず、従来の有機医薬化学は、枯渇した抗菌パイプラインを補充することができませんでした。2022年の分析では、2021年6月の時点で、臨床開発中の「従来の」抗生物質は45種類のみであることが示されました4。 したがって、次世代の抗生物質を開発するための新しいアプローチが緊急に必要とされています。

無機化合物、有機金属化合物、および/または金属錯体は、20 世紀の医学において小さいながらも重要な役割を果たしてきました。 抗がん剤シスプラチンの発見と規制当局の承認は、医薬無機化学の現代時代の到来を告げました。 それ以来、多くの金属含有化合物が病気の治療のために研究され、いくつかは人体での臨床試験に入っています5。 しかし、過去 10 年間の AMR の急速な増加に対応して、金属および金属系抗生物質が潜在的な抗菌剤としてかなりの注目を集めたのはつい最近のことです。

この総説では、抗菌剤としての金属および金属系抗生物質の現状について説明します。 私たちは、細菌における金属イオンの役割と、細菌性病原体を直接殺す一部の金属イオンの可能性、および抗菌活性のために細菌の金属イオン経路をハイジャックする戦略について議論します。 私たちは抗菌性金属錯体に焦点を当て、作用機序が（少なくとも部分的に）解明された例を紹介します。 このレビューには、金属系抗生物質で可能な代替作用機序の例として、細菌に対する光活性化金属化合物の適用に関する簡単な概要が含まれています。 最後に、イメージングによる癌の検出と同様の方法で、放射性金属同位体の錯体の位置を視覚化することで細菌感染症の診断を改善するための放射性金属同位体の錯体の使用について議論します。

このレビューには、すべての金属系抗生物質の包括的なリストは含まれていません。興味のある読者は、このトピックに関して出版された優れたレビューを参照してください6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16。 Regiel-Futyra ら 17 は最近、細菌に対する生物無機戦略をレビューしました。 金属イオンの分子および細胞標的に関する包括的な考察が、2013 年に Lemire et al.18 によって発表されました。抗生物質または他の生物学的に活性な化合物と組み合わせた、アジュバントまたは増強剤としての金属錯体の使用は、もう 1 つの有益な研究分野です。ただし、このレビューの範囲を超えます。 抗菌剤としてのナノ粒子の使用については、多くの研究が発表されており、他の場所でもレビューされています19,20。 最後に、金属ベースの抗真菌化合物については、Lin らによる最近のレビューを参照します 21。