Executive Summary
Antimicrobial resistance ranks among the World Health Organization's top ten global health threats, with resistant infections projected to cause up to 10 million deaths a year by 2050.
Resistance arises through multiple intrinsic and acquired mechanisms, from altered cell wall permeability and efflux pumps to genetic mutation and enzymatic degradation of drugs.
New antibiotic development lags dangerously behind the pace of resistance, hindered by biofilms, Gram-negative defenses, poor return on investment, and 10 to 15 year timelines.
Alternatives such as bacterial vaccines, antimicrobial peptides, bacteriophages, and stringent response inhibition offer promising routes beyond conventional small-molecule antibiotics.
Advanced material solutions and emerging AI-driven discovery methods hold potential to shorten development timelines and reduce reliance on traditional antibiotics. In August 2205, researchers at MIT reported the invention of antibiotics using generative AI against drug-resistant strains of gonorrhea and Staphylococcus aureus.
Update, May 2026: the FDA approved Zaynich, an antibiotic that resists bacterial adaptation by attacking three bacterial proteins at once rather than one, giving clinicians a treatment option against drug-resistant infections that previously had almost none.
世界保健機関（WHO）は、適切な治療を受けても死滅／不活化しない微生物を「耐性菌」と定義しています。耐性菌の増加には多数の要因があります。米国疾病予防管理センター（CDC）によると、毎年280万件以上の抗生物質耐性菌感染が発生し、35,000人以上が死亡しています。心配なことに、世界銀行の予測では、この数は2050年までに年間1,000万人まで増加する可能性があるということです。
そのため、WHOは薬剤耐性菌を健康上の主要な懸念事項トップ10のうちのひとつと宣言しており、新たな解決策が早急に求められています。
抗生物質薬耐性には多数の要因が存在する
抗生物質耐性は、内在的な要因と後天的な要因の両方から生じます。内在的要因には、細胞壁透過性、薬剤標的の修飾、薬剤排出ポンプの活性化、そして抗生物質の酵素分解などがあります。後天的な獲得耐性は、新たな遺伝物質の獲得や生存を媒介する細菌ゲノムの変異によって生じます。
新しい抗菌治療の必要性
抗生物質にはさまざまな種類があります。それらは、それぞれの構造、そして体内で細菌にどのように作用するかによって分類されます。
| 抗生物質のクラス | 化学構造 |
| アミノグリコシド系（例えばストレプトマイシン、 57-92-1) |  |
| βラクタム系（例えばペニシリン 61-33-6) |  |
| スルホンアミド系（例えばスルファジアジン、 68-35-9) |  |
| アンフェニコール系（例えばクロラムフェニコール、 56-75-7) |  |
| ポリミキシン系（例えばポリミキシンB 1404-26-8) |  |
| テトラサイクリン系（例えばテトラサイクリン 60-54-8) |  |
| マクロライド系（例えばクラリスロマイシン、 81103-11-9) |  |
| ピリミジン系（例えばスルファジアジン 68-35-9) |  |
| リファマイシン系（例えばリファンピシン 13292-46-1) |  |
| キノロン系およびフルオロキノロン系（例えばナリジクス酸 389-08-2) |  |
| ストレプトグラミン系（例えばキヌプリスチン、 120138-50-3) |  |
| リンコサミド系（例えばリンコマイシン、 154-21-2) |  |
| プレウロムチリン系（例えばレファムリン、 1061337-51-6) |  |
| オキサゾリジノン系（例えばリネゾリド、 165800-03-3) |  |
表1. 抗生物質のさまざまなクラス
さまざまな治療法が確立されているにもかかわらず、多くの感染症が既存抗生物質による治療に耐性を持ち始めています。関連死の増加が推定されることと相まって、細菌感染症への対処方法を再考することが急務となっています。
新しい抗菌剤が直面する課題
抗菌剤耐性が増加している背景にはさまざまな側面があるものの、抗菌剤耐性の発生率に対して新しい治療法の開発速度が遅いことから、その状況はさらに悪化しています。
このことは抗菌剤耐性に関する学術誌の発表件数と比較して、特許件数の割合が低いことから明らかです（図2）。これは、新しい抗菌薬の開発にあたり、学術機関の研究者がより重要な役割を担っていること、そしてそういった取り組みはすぐ市販薬には結びつかないことを示しています。
これは、抗菌開発を困難にしているいくつかの要因によって説明することができます。微生物が抗菌剤に抵抗するために利用できる多くの内在的または後天的なメカニズム（図1）以外にも、開発を困難にしている幅広い要因があります（図3）。
抗菌剤に耐えられる細菌がでてきたことにより、抗生物質に対する切実なニーズがあるにもかかわらず、高額な開発コストと長い開発期間と相まって（図3）、ここ数十年は市場に出回る種類が少なくなっています。
従来の抗生物質の代替品
新しい抗生物質を上市するのは時間がかかります（図3）。そこで、代替抗生物質が抗菌剤耐性との闘いに役立っています。
抗菌剤の将来
素材を活用して薬物送達方法の強化を行うことにより、局所的で持続性があり、かつ刺激依存性のある抗菌活性をもたらすことができます。従来の投与方法以外で抗菌薬の送達を実現する方法はいくつかあります。インプラントやカテーテルなどの医療器具は感染源となることもありますが、これは抗菌性の材料を使用することで、予防できる場合があります。同様に、人が触れることの多い表面に抗菌コーティングを施すことで、微生物の感染を減らし、洗浄の必要性を最小限に抑えることができます。
人工知能（AI）の進歩に伴い、新しい潜在的候補分子を同定するアルゴリズムを使った抗菌薬開発が加速しています。論文公開件数は着実に増加している一方、それに応じた特許出願数の上昇はまだ起きていないため、抗菌剤のAI研究のほとんどがまだ学術研究の段階にあることを示唆しています（図5）。
多剤耐性菌の増加は人間の健康に憂慮すべき脅威をもたらし、新規抗生物質と抗菌性材料の開発が急がれています。AIの普及はまだ始まったばかりですが、将来的な取り組みの合理化とタイムラインの短縮が期待されています。AIが化学に与える影響については、当社のInsight Report、大規模言語モデルの台頭、さまざまな新しいアプローチでバイオマテリアルが治療現場でどのように使用されているかをご覧ください。
