細菌を殺すポリマー、新たな抗生物質となる可能性(Bacteria-killing polymers could be a new class of antibiotics)

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2026-09-21 スタンフォード大学

スタンフォード大学の研究者らは、従来の抗生物質とは異なる仕組みで細菌を殺す新しい合成ポリマー系抗菌剤を開発した。研究では、細菌の細胞膜を標的として物理的に破壊するポリマーを設計し、薬剤耐性菌にも作用する可能性を検討している。従来型抗生物質は細菌の特定の分子機構を阻害するため耐性が生じやすいのに対し、このポリマーは細胞膜を直接損傷するため、異なる耐性回避戦略となる可能性がある。研究者らはポリマーの構造や電荷などを調整することで、細菌への殺菌作用と宿主細胞への影響のバランスを検討した。新たな抗菌薬候補として、薬剤耐性菌感染症への応用が期待される一方、人体での安全性や有効性を確認するにはさらなる研究が必要である。

細菌を殺すポリマー、新たな抗生物質となる可能性(Bacteria-killing polymers could be a new class of antibiotics)
Left: Unperturbed bacteria. Right: Bacteria exhibiting damaged cell membranes after treatment with an antimicrobial polymer. | Changxin Dong and Shoshana Williams

<関連情報>

抗菌性ポリアクリルアミドの発見のための分子間アクティブラーニング Cross-molecular active learning for the discovery of antimicrobial polyacrylamides

Shoshana C. Williams ∙ Anna Makar-Limanov ∙ Gabriel Greenstein ∙ … ∙ Lynette Cegelski ∙ Hector Lopez Hernandez ∙ Eric A. Appel
Matter  Published:September 21, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.103026

Highlights

  • Cross-molecular machine learning enables identification of antimicrobial polymers
  • Predicted antimicrobial polymers show favorable safety profiles
  • Predicted antimicrobial polymers show broad-spectrum antimicrobial efficacy
  • One candidate shows antibiofilm efficacy and synergizes with existing antibiotics

Summary

Antimicrobial resistance poses an urgent threat to global health. The development of new antimicrobials is crucial. Synthetic copolymers are attractive as a potential tool because they can be produced at scale and designed to mimic antimicrobial peptides and act as broad-spectrum antimicrobials capable of evading resistance mechanisms. This work leverages a cross-molecular machine learning pipeline, trained on antimicrobial peptides, to develop potent antimicrobial polymers—which were then synthesized and validated experimentally—to combat Escherichia coli. Crucially, all polymers predicted by the active learning pipeline during exploitation sampling exhibited impressive antimicrobial activity. One candidate copolymer was further characterized and shown to permeabilize the bacterial membrane, which is associated with decreased resistance. Furthermore, this copolymer demonstrated remarkable synergy in eradicating biofilm-associated E. coli when combined with a clinical drug regimen. These results demonstrate promise for potentiating antibacterial activity of currently available antibiotics, treating serious and complicated infections, and combatting antimicrobial resistance.

有機化学・薬学
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