圧縮された細菌は抗生物質に対する耐性が高まることを発見 (Squeezed bacteria are harder to kill)

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2026-06-23 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、物理的な圧縮を受けた細菌が抗生物質に対して強い耐性を示すことを発見した。研究では、細菌が狭い空間や高密度環境で圧迫される状況を再現し、その際の増殖や薬剤応答を解析した。その結果、細菌が機械的ストレスによって代謝活動や細胞機能を変化させ、通常よりも抗生物質による殺菌効果を受けにくくなることが明らかになった。これは遺伝子変異による薬剤耐性とは異なり、周囲の物理環境によって生じる一時的な耐性メカニズムである。研究は、感染組織やバイオフィルム内部のような高密度環境では、細菌が圧縮状態に置かれやすく、治療効果が低下する可能性を示唆している。研究者らは、感染症治療において化学的要因だけでなく、細菌を取り巻く力学的環境を考慮する必要があると指摘している。本成果は、抗菌薬耐性の理解を深めるとともに、新たな抗菌戦略や感染症治療法の開発につながる可能性がある。

圧縮された細菌は抗生物質に対する耐性が高まることを発見 (Squeezed bacteria are harder to kill)
Physical pressure helps the pathogenic bacterium Pseudomonas aeruginosa survive antibiotic treatment. ©iStock

<関連情報>

隔離された環境での増殖は、緑膿菌の抗生物質耐性を促進する Growth in confinement promotes Pseudomonas aeruginosa tolerance to antibiotics

Sourabh Monnappa, Zainebe Al-Mayyah, Mahmut Selman Sakar, and Alexandre Persat
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published: May 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2605176123

Significance

During host colonization or infection, bacteria encounter spatially constrained environments, such as deep-seated infected tissues or abscesses that impose mechanical stress. As they grow under confinement, they generate internal forces whose magnitude depends on the mechanical properties of the surrounding environment, but how these properties impact pathogen survival remains unclear. Here, we demonstrate that substrate stiffness directly governs bacterial survival to antibiotic treatments. Increased stiffness enhances tolerance through an active adaptation to growth-induced pressure that remodels bacterial membrane and ion-transport complex. Our findings establish mechanical forces as a determinant of antibiotic resilience and uncover innovative therapeutic strategies based on bacterial–material interactions. They also open opportunities to design new biomaterials to block colonization and infections.

Abstract

Bacteria often proliferate within confined spaces imposed by host tissues, extracellular matrices, or their own biofilms where cells press against surrounding materials and experience elevated mechanical stress. Whether these forces influence pathogen physiology and fitness remains unresolved. We show that Pseudomonas aeruginosa adapts to mechanical confinement by increasing resilience to antibiotics. Using synthetic hydrogels of tunable stiffness that restrict expansion without limiting nutrient access, we demonstrate that growth in elastic materials reduces P. aeruginosa sensitivity to antibiotics in a stiffness-dependent manner. Although slower growth contributes to tolerance, Tn-seq under colistin and tobramycin treatment identified key regulators of mechanically induced tolerance. We found that active efflux mediated by sodium–proton Sha antiporters, together with protective remodeling of the bacterial membrane, enhances the resilience of confined populations without impacting growth. These findings reveal that P. aeruginosa adapts to mechanical stress in ways that may promote treatment failure even in the absence of intrinsic resistance.

医療・健康
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