The War on Slime


By Karin Sauer K. サウアー
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I love Yellowstone National Park. I have visited countries as far east as Japan, followed the footsteps of Romans, looked up at the Leaning Tower of Pisa, experienced volcanoes from afar and close up, and touched glaciers. Yet I return to Yellowstone again and again, gazing at waterfalls and lakes but especially at the vivid rainbow colors of many of the park’s hot springs, geysers, mud pots and fumaroles.  私はイエローストーン国立公園が好きだ。私ははるか東は日本まで旅したほか,ローマ人の足跡をたどり,ピサの斜塔を見上げたこともある。火山を遠目にも間近にも見たし,氷河も触った。それでも私は度々イエローストーンに戻っては滝や湖を眺め,とりわけ鮮やかな色彩の温泉や間欠泉,泥泉や墳気孔の数々に魅せられる。
These colors draw me in. They are produced by millions and millions of tightly packed bacterial cells enmeshed in a slimy matrix. Although individual bacteria are not visible to the naked eye, in this slime they form easily seen communities referred to as microbial mats, or “biofilms.” Through a microscope these films show remarkable three-dimensional structure, with microbes glued onto one another to form many levels of filaments, winding pathways and features resembling tiny towers. To me, they look like cities of slime, a pulsing metropolis with blocks and skyscrapers and streets that are busier than major avenues in Tokyo or New York. And you’ve seen biofilms, too: they form the thick and slimy buildup in your drains and the stubborn rings around your bathtub.  私を惹きつけるこれらの色彩は,ゼリー状の基質(マトリクス)をまとった無数の細菌が生み出している。個々の細菌は肉眼では見えないが,このスライムの中で細菌が作る社会は目に見える。微生物マット,あるいは「バイオフィルム」と呼ばれるものだ。
In medicine, biofilms are not a nuisance or pretty, however. They are a dire threat to our health. When bacteria succeed in forming a biofilm within people, they resist antibiotics and can be the culprits in chronic infections of surgical sites, lungs and urinary tracts. Biofilms can colonize medical devices and implants such as catheters, prosthetic joints and heart valves. Overall, 65 percent of hospital-acquired infections are caused by bacteria growing as biofilms. There are 1.7 million of these infections annually in U.S. hospitals alone, and 99,000 associated deaths, so that is a tremendous amount of harm. Biofilms are thought to claim as many lives as cancer every year—a grim statistic indeed.  しかし医療においてバイオフィルムは不快とか色鮮やかとかいう問題ではない。私たちの健康にとって差し迫った脅威なのだ。体内にバイオフィルムができてしまうと,その細菌は抗菌薬に耐え,手術部位や肺,尿路などで慢性感染症を起こす原因となる。バイオフィルムはカテーテルなど医療器具のほか,人工関節や心臓弁といった埋め込み型装具にもできる。院内感染症例の65%はバイオフィルムの形で増殖している細菌が原因となっている。そうした感染症例は米国の病院だけでも年間170万件にのぼり,関連死は9万9000人に達する。被害は甚大だ。バイオフィルムは毎年がんと同じくらい多くの命を奪っているとされる。実に恐ろしい数だ。
The problem is that our strategies to combat bacterial infections are geared toward individual bacteria, not biofilms. Biofilms not only have an extreme capacity for evading our host defenses and immune responses and thus fail to respond to vaccines, but often they turn out to be untreatable with antibiotics. This extraordinary resilience is not linked to bacteria having acquired drug resistance or becoming the “superbugs” that we hear so much about these days. The 3-D matrix is what makes biofilms so hardy. Within it, bacteria communicate and exchange information that lets them organize their architectural features and support and protect one another by manufacturing proteins and other substances needed for survival.  問題は,細菌感染症と闘う戦略が個々の細菌に向けられていて,バイオフィルムに対するものではないことにある。バイオフィルムは人体の防御機構や免疫応答をかわすのに長けているためワクチンに反応しないほか,抗菌薬が効かない場合が多い。この飛び抜けたしぶとさは,細菌の抗菌薬耐性の獲得や近ごろよく耳にする多剤耐性菌“スーパーバグ”の出現とは関係がない。バイオフィルムをしぶとく頑丈なものにしているのは,その3次元マトリクスだ。マトリクスの中で細菌は連絡を取り合い,すみかを築くための情報を交換するとともに,生存に必要なタンパク質などを生産して互いを支え,守り合っている。