酵母の世界 No.10-3｜Candida tropicalis：2面性を持つ酵母

このシリーズでは、パン・ビール・ワイン・発酵食品を支える酵母たちを、研究者の視点から少しずつ紹介しています。
★酵母の世界を巡るためのまとめページを作成してます↓

前回は、カテーテルへの付着やバイオフィルム形成によって院内感染の原因となる Lodderomyces parapsilosis（ロッデロマイセス・パラプシローシス） を紹介しました。

今回も、人に感染することのある酵母です。

Candida tropicalis（カンジダ・トロピカリス）は、血流感染などの侵襲性感染症を引き起こす病原酵母として知られています。

ところが、この酵母を発酵や代謝の研究から見ると、まったく違う姿が現れます。

なんとC. tropicalis は、植物由来バイオマスに多く含まれる糖の一つ、キシロースからキシリトールをつくる能力にも優れた酵母なのです！

今回は、一つの酵母が持つ二つの顔を見てみましょう！

腸内にいた酵母が血液へ入り込む

C. tropicalis は、人の消化管などの粘膜から見つかることがあります。

そこに存在しているだけなら、必ずしも感染症を引き起こすわけではありません。

問題になるのは、宿主側の防御が大きく崩れたときです。

特に関係が深いのが、好中球減少です！

好中球は白血球の一種で、体内へ入り込んだ真菌を取り込み、殺菌する重要な役割を担っています。

白血病や抗がん剤治療などによって好中球が大きく減ると、この防御が弱くなります。

実際、がん患者を対象とした研究では、C. tropicalis による血流感染は白血病や好中球減少と強く関連していました。

別の研究でも、腹部が感染の侵入口と考えられる症例が比較的多く報告されています。

形を変え治療にも抵抗する

感染を成立させる側の C. tropicalis にも、いくつかの特徴があります。

その一つが、細胞の形を変える能力です。

酵母というと丸い細胞を想像しますが、C. tropicalis は条件によって細長い菌糸状の細胞を形成します。

52株の臨床分離株を比較した研究では、菌糸を多く形成する株ほど、マウス感染モデルで高い病原性を示しました。

さらに現在問題になっているのが、抗真菌薬への耐性です！

侵襲性 C. tropicalis 感染の全死亡率は55〜60%と推定され、フルコナゾールなどのアゾール系抗真菌薬に高い耐性率を示す地域も報告されています。

耐性率には大きな地域差がありますが、治療上無視できない酵母になっています。

ここまでを見ると、C. tropicalis は典型的な「病原酵母」に見えますよね？

しかし、この酵母にはもう一つ、まったく違う研究の歴史があります！

キシロースからキシリトールをつくる

C. tropicalis は、キシロースを利用できる酵母でもあります！

キシロースは、木材や農業残渣などの植物バイオマスに多く含まれる糖です。

C. tropicalis は、このキシロースを細胞内に取り込み、代謝の途中でキシリトールへ変換します。

キシリトールというと、ガムや食品に使われる甘味料として知っている人も多いかもしれません。

しかし酵母にとって、キシリトールは最終的につくりたい物質ではなく、キシロースを利用する途中に現れる中間体です。

つまり、

キシロース → キシリトール → さらに別の物質へ

と代謝が進んでいきます。

ここに、微生物を使ったものづくりの面白さがあります。

代謝の流れを変えて、キシリトールをためる

そこで、キシリトールより先の代謝を進みにくくする方法が研究されました。

2006年の研究では、キシリトールを次の物質へ変える反応を弱めることで、キシリトールを細胞内にためやすくしました。

その結果、条件を整えることで、キシロースからキシリトールへの収率98%が報告されています。

また、遺伝子を改変しなくても、酸素量や培養条件を調節することでキシリトールを蓄積させることができたともいわれています。

つまり、微生物によるものづくりでは、細胞が本来進めようとする代謝の流れを少し変えることで、途中にある有用な物質を取り出せるのです。

C. tropicalis は、こうした高いキシリトール生産能力からバイオ生産の研究にも使われてきました。

一方で、この酵母は日和見感染を引き起こす病原酵母でもあります。

優れた代謝能力を持つことと、産業利用しやすいことは同じではなく、安全性まで含めて考える必要がありそうです。

おわりに

Candida tropicalis（カンジダ・トロピカリス） を医療の側から見ると、免疫が低下した人で血流感染を起こし、薬剤耐性も問題となる病原酵母です。

一方、代謝の側から見ると、キシロースからキシリトールをつくる高い物質生産能力を持つ酵母でもあります。

同じ酵母でも、見る角度が変わると、その意味は大きく変わります。

「病原菌」や「産業微生物」という呼び方だけでは、その生物のすべては見えてきません！

C. tropicalis は、一つの微生物にも複数の顔があることを、よく示している酵母なのです！

次回は、Trichosporon asahii（トリコスポロン・アサヒイ）を紹介します！

この酵母は、免疫が低下した人では血流感染を起こす一方、住宅環境では夏型過敏性肺炎にも関わります。

同じ酵母が、なぜ「感染」と「免疫反応」というまったく違う病気に関わるのでしょうか？

その二つの顔を、人の免疫と暮らしの環境から見ていきます！

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参考文献

Keighley C et al. Candida tropicalis—A systematic review to inform the World Health Organization of a fungal priority pathogens list. Medical Mycology. 2024;62(6).

Kontoyiannis DP et al. Risk Factors for Candida tropicalis Fungemia in Patients with Cancer. Clinical Infectious Diseases. 2001;33(10):1676–1681.

Jiang C et al. Significance of hyphae formation in virulence of Candida tropicalis and transcriptomic analysis of hyphal cells. Microbiological Research. 2016;192:65–72.

Ko BS et al. Production of xylitol from D-xylose by a xylitol dehydrogenase gene-disrupted mutant of Candida tropicalis. Applied and Environmental Microbiology. 2006;72(6):4207–4213.

Carlucci C et al. Optimized production of xylitol from xylose using a hyper-acidophilic Candida tropicalis. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2015;3:153.

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