気温上昇により、ある種の真菌に遺伝的変化が起きており、病気を引き起こす可能性が高まるおそれがあります。
しかし、真菌の胞子は一般にウイルスより大きいため、COVID-19の流行時に着用されたようなマスクで、おそらく十分に防ぐことができます。
この分野の研究の次の段階では、真菌感染症が再発した人間の患者から採取した病原体を調べる予定です。
気温が上昇すると、病原性真菌として知られるCryptococcus deneoformansの適応反応が過剰に活性化することが、研究で明らかになりました。
これにより遺伝的変化の数が増え、その一部は耐熱性の向上につながる可能性があり、また別の変化は病気を引き起こす力を高める可能性があります。
細菌やウイルスは、世界的な致死性パンデミックや厄介な感染症を引き起こしてきました。しかし、これまで私たちがそれほど対処を迫られてこなかった病原体――それも、今のところは――が真菌です。
病原性真菌（Candida、Aspergillus、Cryptococcusなど）は、免疫機能が低下した人々を死に至らしめることで知られています。しかし、ほとんどの場合、健康な人は真菌を心配する必要はありません。また、地球上に存在する、病原性を持つ可能性のある真菌の大半は、私たちの体温のような高温では生育しにくいのです。病原性真菌は、私たちの体温のような高温では生育しにくいのです。
しかし、こうした状況は変わろうとしているのかもしれません。
研究結果によると、温度が上がると、真菌の転移因子、つまり「ジャンピング遺伝子」の多くが真菌のDNA内で動き回り、遺伝子の利用や調節のされ方に変化をもたらします。この研究成果は、米国科学アカデミー紀要に掲載されました。
「こうした可動性の因子は、環境中や感染時の適応に寄与する可能性があります」と、デューク大学医学部で分子遺伝学・微生物学の博士研究員を務めるAsiya Gusa氏は述べます。「熱ストレスによって発生する突然変異の数が増えるため、適応はさらに速く進む可能性があります。」
この話を聞いて、HBOの新シリーズ『The Last of Us』を思い出す人もいるかもしれません。作中では、高温に適応した真菌が人間に寄生してゾンビに変え、ディストピアのような地獄絵図を引き起こします。「まさに私が話しているのはそういうことです――ゾンビの部分は別として！」とGusa氏は言います。第1話を見たばかりの同氏は、今年後半にデューク大学の助教に就任する予定です。
「ここでいう感染症は、人から人へうつるという意味ではありません。私たちが真菌を互いにうつすことはないのです」とGusa氏は述べます。「しかし、胞子は空気中にあります。私たちは真菌の胞子を常に吸い込んでいますが、免疫系にはそれらと闘う力があります。」
真菌の胞子は一般にウイルスより大きいため、COVID対策として手元にあるマスクで、おそらく十分に防ぐことができます。今のところは、体温も防御の役割を果たします。
「真菌感染症は増加しています。その主な理由は、免疫機能が低下している人や基礎疾患のある人が増えていることです」とGusa氏は述べます。一方で、病原性真菌も、より温暖な気温に適応しつつある可能性があります。
Sue Jinks-Robertson教授の研究室で、Gusa氏は熱ストレス下で特に活発になる3種類の転移因子に焦点を当てた研究を主導しました。対象となったのは、C. deneoformansです。同氏によると、この種には、動き出す可能性のある転移因子がほかにも簡単に25種類以上あります。
研究チームは、見落とされていた可能性のある変化を捉えるため、「ロングリード」DNAシーケンシングを用いたとGusa氏は述べます。計算解析によってトランスポゾンの位置を特定し、どのように移動したかを確認できました。「以前は見落としていたこうした移動を捉えるためのツールが、今は改良されています。」
熱ストレスによって突然変異の発生は速まりました。実験室の培地で800世代にわたって培養した後、体温（37℃）で培養した真菌では、30℃で培養した真菌に比べ、トランスポゾンの突然変異率が5倍高くなりました。
T1と呼ばれる転移因子の一つは、タンパク質をコードする遺伝子の間に挿入される傾向があり、遺伝子の制御方法に変化をもたらす可能性があります。Tcn12と呼ばれる因子は、遺伝子の配列内に入り込むことが多く、その遺伝子の機能を損ない、薬剤耐性につながる可能性があります。3つ目のCnl1は、染色体末端のテロメア配列の近く、またはその中に入り込む傾向がありますが、その影響は十分に解明されていないとGusa氏は述べます。
転移因子の活性化は、実験室で培養した真菌よりも、マウスの体内にいる真菌で大きく増加するようでした。「マウスに感染させてからわずか10日以内に、3種類すべての転移因子が真菌のゲノム内で活性化した証拠が見つかりました」とGusa氏は述べます。研究者らは、免疫応答やその他のストレス要因がある動物の体内で生き残るという追加の困難が、トランスポゾンをさらに活発にしている可能性があると考えています。
「これは興味深い研究です。地球の気温上昇が、予測できない方向に真菌の進化へ影響する可能性を示しています」と、ジョンズ・ホプキンス大学で分子微生物学・免疫学部門の学部長を務めるArturo Casadevall氏は述べます。「世界が温暖化するにつれ、Cryptococcus neoformansのような土壌真菌のトランスポゾンがより活発になり、病原性や薬剤耐性を高めるようなゲノム変化を増やす可能性があります。地球温暖化について、また一つ心配事が増えました。」
この研究の次の段階では、真菌感染症が再発した人間の患者から採取した病原体を調べます。「こうした感染症は持続した後、遺伝的変化を伴って再発する可能性があることが分かっています。」
病原性真菌を真剣に考えるべき時です、とGusa氏は述べます。「こうしたストレスによって促される変化は、環境中でも感染時でも、真菌の病原性形質の進化に寄与する可能性があります。私たちの予想より速く進化しているのかもしれません。」
この研究は米国国立衛生研究所の支援を受けました。
出典：デューク大学
