ガース・エーリッヒ
ガース・デイヴィッド・エーリッヒ
職業分子生物学者、ゲノム科学者、学者、作家
学歴
教育BAおよびPhD
母校アルフレッド大学シラキュース大学
学術研究
機関ドレクセル大学医学部（DUCoM）

ガース・デイビッド・エーリッヒは分子生物学者、ゲノム科学者、学者、作家であり、分散ゲノム仮説の開発と慢性粘膜細菌性疾患の分野へのバイオフィルムパラダイムの導入で最もよく知られています。彼はドレクセル大学の微生物学、免疫学、耳鼻咽喉科・頭頸部外科の教授です。彼はまた、ゲノム科学センター（CGS）、高度微生物処理センター（CAMP）、外科感染・バイオフィルムセンターという3つの研究センターオブエクセレンスの創設者兼エグゼクティブディレクターでもあります。[ 1 ]さらに、彼はドレクセルメディシンダイアグノスティックスとシドニーキンメルがんセンターのメタオミクスコアファシリティ内のゲノムコアファシリティのエグゼクティブディレクターと分子病理学ディレクターを務めています。[ 2 ]

エーリッヒは、 『PCR-Based Diagnostics in Infectious Disease』と『Culture-Negative Orthopedic Biofilm Infections』という2冊の著書を執筆しています。彼の研究は分子病態学を中心としており、特に慢性感染症、ヒトの遺伝的感受性、そして比較ゲノム技術を用いた感染抵抗性に焦点を当てています。[ 3 ]

エーリッヒは、アメリカ科学振興協会[ 4 ]、アメリカ微生物学会[ 5 ]のフェローであり、Genetic Testing and Molecular Biomarkersの名誉編集長です。[ 6 ]また、BMC Ecology and Evolution 、[ 7 ]、Genes [ 8 ]の副編集長でもあります。 2022年現在、全身性炎症性疾患と闘うための生物学的製剤を開発しているバイオテクノロジー企業であるKeystone Bioの科学諮問委員会の議長を務めています。[ 9 ]

教育

エーリッヒは1977年にアルフレッド大学で生物学の学士号を取得しました。その後、シラキュース大学で分子生物学の博士号を取得し、1987年に卒業しました。その間、彼はPCRを低コピー数感染性因子の検出に初めて適用したチームのメンバーでした。[ 10 ]その後、彼はニューヨーク州立大学アップステート医療センターでヒトレトロウイルス学の博士研究員として勤務し、HTLV-Iが中枢神経系の脱髄疾患に関連していることを実証しました。[ 11 ]

キャリア

エーリッヒ氏は、そのキャリアを通じて多くの学術職を歴任してきました。 1990年から1997年まではピッツバーグ大学で助教授、その後終身在職権を持つ准教授を務めました。[ 12 ] 1997年以降は、ドレクセル大学医学部（DUCoM）耳鼻咽喉科の研究ディレクターを務めています。[ 13 ]

エーリッヒ氏は、1984年から1988年までニューヨーク州立大学研究財団の技術専門家を務めた。1997年から2013年までは、アレゲニー総合病院/アレゲニー・シンガー研究所のマネージングディレクターを務めた。国際ライム病および関連疾患教育財団（ILADEF）の会長を務め、[ 11 ] IMSおよびTeltechのコンサルタントも務めた。[ 14 ]ドレクセル大学医学部のゲノム科学センター（CGS）、高度微生物処理センター（CAMP）、外科感染・バイオフィルムセンター、ゲノミクスコアファシリティのエグゼクティブディレクターを務めている。さらに、トーマス・ジェファーソン大学とドレクセル大学を擁する国立がん研究所指定のがんセンターであるシドニー・キンメルがんセンターのメタオミクスコアファシリティのディレクターも務めている。[ 15 ]

研究

エーリッヒの研究は分子診断、ゲノミクス、分子医学、進化生物学の分野に及び、特に慢性細菌病原性、比較細菌ゲノミクス、ヒト遺伝学に重点を置いている。[ 16 ]

バイオフィルムと抗バイオフィルム薬の同定

1990年代初頭、エールリッヒは慢性中耳疾患（中耳炎）の病因に関する研究で、当時台頭しつつあった分子診断の潜在能力を活用し、慢性感染症のバイオフィルムパラダイムの開発に至った。[ 17 ]

エールリッヒのバイオフィルム研究は、慢性滲出性中耳炎（COME）から始まり、すぐに副鼻腔炎、アデノイド炎、咽頭炎、慢性閉塞性肺疾患（COPD）といった他の慢性呼吸器粘膜疾患にも広がりました。チンチラ（Chinchilla lanigera）をCOMEの実験モデルとして用いた彼の研究は、バイオフィルム形成が病因の重要な因子であるという仮説を裏付けました。[ 18 ]その後、彼はチームを率いて、複数回の抗生物質療法が奏効せず、COMEまたは再発性中耳炎を患っている小児の中耳粘膜に細菌バイオフィルムが形成されることを直接実証しました。[ 19 ]

その後、エーリッヒはバイオフィルム生物学を理解するための代謝フレームワークを開発し、それを感染症の治療と管理のための科学の発展に利用しました。[ 20 ]

エーリッヒは、複数の耳鼻咽喉科感染症におけるバイオフィルムの役割を調査し、バイオフィルム細菌は古典的な抗菌療法に耐性があるため、その生理機能を理解することが効果的な治療戦略の策定の鍵となると結論付けました[ 21 ] [ 22 ]。慢性細菌感染症の改善方法の開発に焦点を合わせ、彼は研究チームを率いて新しい細菌治療ターゲットを特定し、抗バイオフィルム薬として機能する可能性のある低分子阻害剤を見つけ、バイオテクノロジー会社 ASR BIO Inc. を設立しました。この研究は、抗生物質に対するバイオフィルムの耐性は主に浸透の問題によるものではなく、彼が示したように、モデルバイオフィルム生物として緑膿菌を使用して実証したように、酸素不足と発酵基質の不足に起因する代謝静止によるものであるという彼の認識に基づいています。 [ 23 ] [ 24 ]この抗バイオフィルム研究プログラムは複数の特許出願に至っており、従来の抗生物質と併用して細菌の厳格な反応を標的としたバイオフィルム感染症の治療に使用できる小さな阻害分子の同定と特性評価のための、in silicoと実験室のハイブリッドパイプラインを採用しています。 [ 25 ]別の研究では、彼のチームは、サリチル酸放出ポリマーを制御的に使用することで、プラスチックカテーテルにおけるバイオフィルムの形成を阻害できることを報告しました。[ 26 ]さらに、彼は整形外科分野におけるバイオフィルム感染症に関連する問題を評価し、「インテリジェントインプラント」の概念を開発・普及させました。[ 27 ]これは、構造的・動的機能の両方を備えながら、バイオフィルム感染症が発生した際に「その場で」自己監視と治療を同時に行うものです。[ 28 ]

臨床分子診断

エールリッヒの初期の研究の一つはポリメラーゼ連鎖反応を用い、HTLV-IやHIVなどのヒトレトロウイルスの検出に焦点を当てたものでした。[ 29 ]これらの研究では、核酸増幅とオリゴヌクレオチド検出法を組み合わせて、感染株のHIVを診断しました。[ 10 ]最近では、COVID-19パンデミック中の彼の仕事には、SARS-CoV-2の検出と配列に基づく型別の両方を提供する分子診断施設の設立が含まれていました。さらに、彼は医師グループと協力して、COVID-19の拡散防止に厳重に重点を置いた選択的整形外科手術の再開に先立ち、適切な予防措置と不可欠と見なされる推奨事項を策定しました。[ 30 ]

エーリッヒの臨床研究およびトランスレーショナルリサーチの多くは、細菌ゲノミクス技術の統合に焦点を当てており、さまざまな病原性疾患プロセスと病因的に関連する病原体の特定につながっています。彼は、Ibis Biosciences T5000や自身の研究室で開発したロングリード16Sマイクロバイオームアッセイなど、種特異的な汎ドメイン分子診断の早期導入と開発を通じて、多くの炎症性疾患が実際には病原体が大部分培養不可能な慢性多菌感染症であることを実証する役割を果たしました。特に、彼はこれらのアプローチを整形外科、脳神経外科、創傷感染症の研究に使用し、人工関節周囲の「無菌」ゆるみ、[ 31 ]感染が疑われる関節形成術、「無菌」関節炎、腹腔シャント[ 32 ]、慢性難治性創傷など、複数の疾患における既知および新規の病原体を特定しました。[ 33 ]

ダニ媒介性疾患の蔓延が拡大していることを受けて、エーリッヒは研究チームとともに病因、基礎生物学、検出戦略に関する研究を拡大し、種特異的および株特異的な診断法の開発に使用するための科レベルのパンゲノムの構築を目的として、ボレリア科の大規模な配列解析を実施した。[ 34 ]

遺伝子マッピングとクローニング

エーリッヒの研究は、統計遺伝学と機械学習の手法を注釈のない細菌遺伝子の特徴付けに導入することで、病原体内の毒性遺伝子の同定と特徴付けだけでなく、複数のヒト疾患遺伝子（対立遺伝子）のマッピングとクローニングにもつながりました。最も注目すべきは、彼がいくつかの頭蓋顔面異常[ 35 ] [ 36 ]と遺伝性膵炎[ 37 ]の遺伝的根拠を特定する研究を主導したことです。この研究では、カチオン性トリプシノーゲン遺伝子の複数の変異が遺伝性膵炎（HP）と関連していることが示されました。[ 38 ]さらに、遺伝性膵炎に関する研究結果では、カチオン性トリプシノーゲン遺伝子の変異が再発性急性膵炎および慢性膵炎と関連していることも示され、慢性膵炎は再発性膵炎が原因である可能性があると主張しました。[ 39 ]

細菌のパンゲノムを予測したエールリッヒの分散ゲノム仮説は、細菌の毒性と組織指向性に関連する分散遺伝子の同定に統計遺伝学を応用することにつながった。このアプローチは、インフルエンザ菌の毒性因子であるMsf1の同定と特性解析につながった。Msf1は、細菌の生存とヒトマクロファージ内での移動を可能にする。[ 40 ]さらに、彼は細菌がヒト肺環境に適応する基盤となる進化についても研究してきた。[ 41 ] [ 42 ]

エールリッヒ氏によるアルツハイマー病（AD）の病因に関する最近の研究は、慢性バイオフィルム感染が脳の抗菌ペプチド反応を継続的に引き起こすことでADの発症に寄与するという主張に基づいています。これは、Aβペプチドとその重合型であるβアミロイドの蓄積につながり、少なくとも部分的には認知症の症状の誘発に関与しています。彼の研究によると、複雑な多菌的ダイナミクスがアルツハイマー病の病原性に寄与しています。[ 43 ]ドレクセル大学リサーチマガジンのケイティ・クラークとのインタビューで、彼は次のようにコメントしました。「数十億ドルが費やされてきたにもかかわらず、有効な薬剤はなく、この病気の自然史を変えるために何もできていません…人々が取っているアプローチは正しくありません。」[ 44 ]

賞と栄誉

  • 1995年 — アルフレッド大学卒業生表彰[ 45 ]
  • 2014年 - アメリカ科学振興協会フェローに選出
  • 2017年 — 分子医学・感染症研究所 Established Investigator Award [ 46 ]
  • 2022年 - アメリカ微生物学会フェローに選出
  • 2023年 - アメリカ微生物学会特別講演会（ASMDL）会員。パネルhttps://asm.org/press-releases/2024/september/asm-announces-2024-2025-distinguished-lecturer-asm
  • 2025年 - 国際ライム病および関連疾患協会の創設フェローに選出。https ://www.ilads.org/fellowship-program/

参考文献

本

  • 培養陰性整形外科バイオフィルム感染症. Springer Verlag Series on Biofilms (2012) ISBN 978-3-642-29553-9
  • 感染症におけるPCRベースの診断（2004年）ISBN 978-0865422520

選択された記事

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  • Sauer, K., Camper, AK, Ehrlich, GD, Costerton, JW, & Davies, DG (2002). Pseudomonas aeruginosa はバイオフィルムとして発達する過程で多様な表現型を示す。
  • Costerton, W., Veeh, R., Shirtliff, M., Pasmore, M., Post, C., & Ehrlich, G. (2003). バイオフィルム科学の慢性細菌感染症の研究と制御への応用. The Journal of Clinical Investigation, 112(10), 1466–1477.
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