寄生虫のコミュニケーション： 病原体の言葉を学ぶ

微生物学と感染症
寄生虫のコミュニケーション： 病原体の言葉を学ぶ
寄生虫は、細胞外小胞や細胞突起であるチトネームを利用して、互いにコミュニケーションをとることができます。

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2023年6月15日
https://doi.org/10.7554/eLife.89264
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イザドラ・ヴォルパト・ロッシ
マルセル・イバン・ラミレス

(2023)
パラサイトコミュニケーション： 病原体の言葉を学ぶ

eLife 12:e89264.
https://doi.org/10.7554/eLife.89264
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イザドラ・ヴォルパト・ロッシ
マルセル・イヴァン・ラミレス
ブラジル、パラナ連邦大学、細胞・分子生物学の大学院プログラム；
ブラジル、フィオクルス、カルロス・シャガス研究所
病原体が生存し、複製するためには、病原体内の環境に適応することで、感染する生物の免疫システムを回避する必要がある。これに成功した個々の病原体は生き残り、増殖し、特に成功した適応は病原体の新系統の出現につながるかもしれません（Bashey, 2015; Mideo, 2009）。このようなことがどのように起こるのか--病原体同士がどのようにコミュニケーションをとるのか、病原体が宿主の微生物叢にどのように反応するのか（Kalia et al., 2020）などを理解することは、寄生虫やその他の病原体が引き起こす病気に立ち向かう取り組みに欠かせない。
宿主と病原体の相互作用に関する数十年にわたる研究により、病原体の病原性メカニズムがいくつか明らかになりました。例えば、免疫による検出を避けるために表面抗原を変化させたり、宿主の免疫系を中和して病原体の侵入を促進する分子を放出したりします（Casadevall and Pirofski、2001）。また、病原体が採用する特異的な構造体や小器官-遊泳を可能にする鞭毛など-も発見されている（Khan and Scholey, 2018）。
細胞は、膜に結合した「細胞外小胞」（タンパク質、脂質、遺伝物質を含む）を近隣の細胞と交換することで、互いにコミュニケーションをとることが示されている（van Niel et al., 2018; Raposo and Stahl, 2019）。また、細胞は、アクチンフィラメントの束を含み、細胞接着や移動に役割を持つ「フィロポディア」と呼ばれる細胞膜の突起を介してコミュニケーションすることができます（Roy and Kornberg, 2015）。フィロポディアには複数の種類があり、その大きさや由来によって分類されます。
このたび、Natalia de Miguel（Instituto Tecnológico Chascomús and Escuela de Bio y Nanotecnologías）ら（共同第一著者としてNehuén Salas、Manuela Blasco Pedrerosら）はeLifeにおいて、性感染症の原因となる原虫Trichomonas vaginalisの異なる株は細胞外小胞とcytonesmeというタイプのフィロポディアを用いてコミュニケーションをとることを報告しました（Salas et al., 2023）。サイトネームは、シグナル伝達タンパク質を輸送できる薄い特殊なフィロポディアです（Roy and Kornberg, 2015）。
T. vaginalisは、ヒトの尿路性器に寄生する単細胞の寄生虫で、上皮細胞に付着する。付着性の高い株は、培養すると他の株よりも容易に塊を形成することができ、これらの株は宿主細胞に対してより細胞毒性が高いことが示されています（Coceres et al., 2015; Lustig et al., 2013）。Salasらはライブイメージングにより、T. vaginalisの表面にはcytonemが確認でき、付着性の高い株は付着性の低い株よりもcytonemが多いことを示しました。また、塊が形成されるとサイトネームを示す寄生虫の数が増え、塊の中の個々の寄生虫はサイトネームでつながっていることがわかった。
Salasらは、寄生虫同士の直接的な接触を防ぐが、分泌される因子は通す多孔質膜を備えたインサートを用いたエレガントな実験により、付着性の低い株の細胞外小胞が、最も付着性の高い株の細胞膜の成長を刺激することを明らかにした。さらに、小胞の生合成を制御するタンパク質VPS32を過剰発現させると、サイトネームの誘導が促進されたことから、サイトネームの形成は、部分的には接触に依存しないことが示唆された。
このことから、接着性の低い株から放出された細胞外小胞のどのようなシグナルが、接着性の高い株のサイトネームの形成を刺激するのかという疑問が生じた。そこで、Salasらは、T. vaginalisの複数菌株の細胞外小胞に発現するタンパク質を比較したところ、タンパク質の発現量に違いがあるものの、それらが関与する生物学的プロセスは保存されていることが分かった。各株は、代謝プロセス、シグナル応答、発生、運動に関する必須成分を共有していた。さらに、すべての菌株が、細胞膜の形成に関連するタンパク質を含んでいた。
最後に、Salasらは、T. vaginalisが前立腺細胞に付着すると、泳ぐ鞭毛虫型からアメーバ型に変化する能力を利用し、感染時の挙動にコミュニケーションがどのように影響するかを調査しました（Kusdian et al., 2013）。ここでも、多孔質インサートを用いた制御実験により、付着性の低い株がアメーバ状の形態を誘導し、付着性の高い株が前立腺細胞に付着することが示されました。驚くべきことに、この寄生虫間のコミュニケーションは、付着力の弱い株の細胞への付着力をも倍増させた。
この実験は、寄生虫間のコミュニケーションに細胞外小胞が関与していること、また、このコミュニケーションを可能にする特定の膜状構造の存在を示す確かな証拠となる。異なる株の寄生虫が互いにコミュニケーションをとるという発見は、トリコモナスの寄生や病態に関連する基本的な疑問を提起するものである。なぜ、接着性の悪い株は、自株よりも接着性のある株のサイトネームの形成に大きな影響を与えるのか？分泌された細胞外小胞が他株の存在を知らせ、近くの寄生虫に競争相手を出し抜くために付着力を高めるよう警告しているのだろうか？今後は、寄生虫のコミュニケーションや行動における微生物叢や、トリコモナスと一緒に発生することが多いマイコプラズマなどの感染症（Margarita et al.、2020）の役割についても調査する必要があります。
図1
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寄生虫のコミュニケーションは競争と協力のどちらをもたらすか？
トリコモナス膣炎の異なる株（黄色と緑色）は、細胞外小胞の放出と、サイトネームと呼ばれる膜の突起の形成を通じて、互いにコミュニケーションをとる（挿入図に描かれています）。このコミュニケーションにより、上皮細胞への寄生虫の付着が増加する可能性があります。このコミュニケーションは、ある株（黄色）が付着力の弱い株（緑色）に勝つために付着力を高めるという競争（左）につながるのか、付着力の弱い株（緑色）が付着力の強い株（黄色）と接触した後に付着力を高めるという協力（右）につながるのかは、明らかではない。
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論文・著者情報
著者詳細
イザドラ・ヴォルパト・ロッシ（Izadora Volpato Rossi
イザドラ・ヴォルパト・ロッシは、ブラジル、クリチバのパラナ連邦大学、細胞・分子生物学の大学院課程に在籍している。
競合する利益
競合利益なし "このORCID iDは、この記事の著者を特定します："0000-0001-5495-8167
マルセル・イヴァン・ラミレス（Marcel Ivan Ramirez
Marcel Ivan Ramirezは、ブラジル、クリチバのFIOCRUZにあるカルロス・シャガス研究所にいます。
連絡先
marcel.ivan.ramirez@gmail.com
競合する利益
このORCID iDは、この記事の著者を特定します："0000-0002-6917-1954 "競合する利益は宣言していない。
出版履歴
レコードのバージョンが公開されました： 2023年6月15日(バージョン1)
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© 2023, Rossi and Ramirez
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