子供が発熱したとき、抗生物質の使用を減らすことができるようになる？

本メディアの運営会社フォーネスライフのCTOであり、東北大学で客員教授も務める和賀巌がタンパク質測定技術SomaScan®を活用した世界の論文を紹介します。

フォーネスライフ株式会社CTO、NECソリューションイノベータ株式会社シニアフェロー。東北大学産学連携機構客員教授。東北大学医学研究科客員教授。東京大学医学部細胞情報学にて医学博士を取得。

1985年よりJT日本たばこ中央研究所で医薬事業部門の立ち上げに関わる。2003年には米国バイオスタートアップの事業開発部長としてIPOにも貢献。2004年よりNECグループで新規事業やスタートアップ出資、海外ヘルスケア事業構築に従事。米国で研究が進んでいたアプタマー技術への研究投資と、同技術を活用した疾病リスク予測ビジネス立ち上げに参画。2020年のフォーネスライフ設立より現職。2021年より科学技術振興機構未来社会創造事業運営統括業務も兼任。国立科学博物館でも展示された「光る花」の開発にも参加。

発熱は子どもによく見られる症状の一つですが、その対処方法は細菌感染かウイルス感染かによって大きく異なります。細菌感染は抗生物質が必要な場合がありますが、ウイルス感染は自然に治ることが多いです。しかし、医師にとっても、発熱児の感染の種類を見分けるのは難しい課題です。そこで、感染に対する体の反応を調べることで、感染の診断に役立つタンパク質の特徴を見つけようという研究が行われました。この研究は、欧州の複数の研究グループが協力して行ったもので、PERFORMコンソーシアムという名前がつけられました。

PERFORMの研究では、発熱や発熱の歴史がある子どもたちの血液中に含まれるタンパク質を、様々な方法で測定しました。タンパク質は、体の機能や状態を反映する物質です。測定には、SomaScan®という技術や、液体クロマトグラフィー質量分析という技術が使われました。これらの技術は、血液中の多くの種類のタンパク質を同時に検出できるものです。研究者たちは、合計で376人の子どもたちの血液サンプルを分析しました。

分析の結果、細菌感染とウイルス感染の間に差が見られるタンパク質が35種類見つかりました。その中から、さらに選別を行って、最終的に6種類のタンパク質が感染の診断に重要なものとして特定されました。これらのタンパク質は、以下のような働きを持っています。

細菌感染で高いタンパク質は、

SELE：E-Selectin炎症系の細胞接着分子で、細菌感染で高くなりやすい。
NGAL（Neutrophil gelatinase-associated lipocalin）：好中球分化誘導タンパク質。
IFNγ（インターフェロンγ）：免疫系の調節に関わるタンパク質。

ウイルス感染で高いタンパク質は

IL18（インターロイキン18）：サイトカインの1種。
NCAM1（Neural cell adhesion molecule 1）：細胞接着性タンパク質。
LG3BP（Galectin-3-binding protein）：細胞間マトリックスを調整するタンパク質で、ウイルス感染では高くなりやすい。

これらのタンパク質の量に基づいて、感染の種類を見分けるための数式が作られました。この数式は、感染のリスクスコアと呼ばれ、細菌感染の場合は高く、ウイルス感染の場合は低くなるように設計されました。このリスクスコアは、感染の診断において、高い正確さと信頼性を示しました。

この研究の筆頭著者は、ヘザー・ジャクソン博士とジュディス・ザンドストラ博士です。彼らは、この研究の成果を、将来的には迅速で簡単な検査法に発展させたいと考えています。そのためには、血液中のタンパク質の量を測定するための小型の装置やキットが必要です。このような検査法が実現すれば、発熱児の感染の診断がより早く正確に行えるようになり、不要な抗生物質の使用を減らすことができると思われます。

参照文献
A multi-platform approach to identify a blood-based host protein signature for distinguishing between bacterial and viral infections in febrile children (PERFORM): a multi-cohort machine learning study.
Jackson HR, et al. Lancet Digit Health. 2023. PMID: 37890901

今回は細菌感染とウイルス感染で差が見られるタンパク質に関する研究についてご紹介しました。

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