ファージの大脱走：乳製品培養における画期的な進歩が、酪農とそれ以外の発酵をどのように変えるか？

乳製品チーズニュース

印刷

多くの酪農家が知っているように、バクテリオファージ（細菌に感染するウイルスで「ファージ」とも呼ばれる）は、チーズ、ヨーグルト、その他の発酵乳製品の製造において、依然として最もコストがかかり、破壊的な課題のひとつである。

このようなウイルス感染症は、発酵を遅らせたり、停滞させたり、品質を低下させたり、時にはロット全体を台無しにしたりしないよう、注意深い監視と管理が必要である。

我々の新しい共同研究は、ファージ軽減にはファージを制御するだけでなく、細菌自身の自然な防御システムを利用することが必要であることを実証した。私たちの研究結果が、酪農生産とその先を変える可能性がある理由については、こちらをお読みください。

dsm-firmenich、APCマイクロバイオーム・アイルランド、INRAEによる画期的研究

当研究所の科学者たちは、コーク大学（University College Cork）の世界最先端の研究センターであるAPCマイクロバイオーム・アイルランド（APC Microbiome Ireland）およびフランス国立農業・食品・環境研究所（INRAE）と共同でこの研究を実施した。

乳製品の発酵に使われる主要な細菌種であるラクトコッカス・ラクティス（）が、ファージ感染から身を守るために、新たに同定された防御システムをどのように使用しているかを発見した。

米国科学アカデミー紀要（PNAS）（）に掲載された我々の研究は、これらの細菌防御がどのように機能し、ファージがどのように進化して防御から逃れ、そしてこれらの適応がどのように対抗されるかについて、新たな知見を提供するものである。

これらの発見は、より弾力性のある培養物を設計し、より安全な発酵条件を作り出し、最終的には乳製品やその他の食品のより一貫した効率的な大量生産を可能にする新たな機会を生み出す。

我々の発見プロセス細菌の抗ファージアセナルをマッピングする

近年の研究により、ファージに対する細菌の防御は、かつて想像されていたよりもはるかに多様で複雑であることが明らかになってきた。しかし多くのシステムにおいて、その分子的な詳細は未知のままであった。

本研究では、Lactococcus lactis で新たに発見された13の耐性システムを調査した。これらにはRhea、Kamadhenu、Rugutis、Audmula、PARIS、II型CBASS、Septu、およびいくつかのabortive infection（Abi）ファミリーが含まれる。また、66の「エスケープ」ファージを解析し、細菌抵抗性システムの回避に関与する15のウイルス遺伝子を同定した。その結果、耐性システム間で重複する感知メカニズム、作用様式、脆弱性が明らかになっただけでなく、独自の特徴も明らかになった。

そして一つの画期的な発見は、新しい防御システムの一つであるAudmula の防御メカニズムであった。細胞死を誘導することでファージの複製を停止させる従来の感染阻止システムとは異なり、このシステムは細菌の細胞壁を変化させ、ファージを内部に閉じ込めることを発見した。これによりファージが発酵全体に広がるのを防ぐことができる。

この作用様式が観察されたのは今回が初めてである。この発見は、細菌の抗ファージ防御の既知のスペクトルを大きく広げ、乳牛培養物の回復力を向上させる新たな可能性を開くものである。

発見から乳製品への応用まで

これらの知見を組み合わせることで、細菌の抗ファージ防御と、それらが乳製品の発酵中にファージとどのように相互作用するかについて、より完全な全体像が構築される。この知識により、乳業生産者は、特にチーズやその他の発酵乳製品の培養性能を強化することができる：

補完的防御システムで設計されたファージに強いスターターカルチャー
ファージエスケープ戦略を予測したよりスマートなローテーションスキーム
生産環境全体の歩留まりと一貫性を保護するオーダーメードのソリューション

この研究の上席著者であるAPC Microbiome IrelandのDouwe van Sinderen教授は、「我々は今、ようやく細菌の抗ウイルス防御がどのように機能し、ウイルスがどのようにそれを回避するのかを理解し始めています」と説明する。「実用的な面では、これらの発見は、今日の乳製品発酵が直面しているファージの課題に耐えるように設計された次世代スターター培養への道を開くものです」。

比類なき科学を実社会へのインパクトにつなげる

これらの結果は、最先端の微生物学研究が、生産者が直面する業界の真の課題に対処するエンド・ツー・エンドのソリューションにどのように変換できるかを明確に示している。

Dirk Lippits, Executive Vice President Ingredient Solutions, Taste Texture,& Health, の要約によると、「これらの知見は、業界の真の課題を解決するために、社内の科学的卓越性と世界クラスの研究パートナーシップを組み合わせることの力を実証しています。これらの知見を当社の培養開発に応用することで、当社の乳製品ポートフォリオに独自の深みと幅が加わり、世界中の乳製品生産者により弾力的で信頼性の高い発酵性能を提供する能力が強化されます。"

「dsm-Firmenichの主任研究員であるノエル・ファン・ペイは、「培養物とファージの複雑な関係を解明することで、私たちは最先端の科学を競争上の優位性に変えようとしています。"これらの発見は、高耐性の培養物を開発し、乳製品、植物由来製品、プロバイオティクス用途のいずれにおいても、生産者が発酵をコントロールすることを可能にします。

発酵の未来を形作る

この研究が酪農にもたらす直接的な恩恵は明らかだが、その意義はさらに大きい。バクテリアの抗ウイルスシステムをより深く理解することは、バイオテクノロジー、プロバイオティクス、生物医学の革新を促進する可能性もある。

dsm-firmenichは、未来を切り開いていくことを誇りに思っています。微生物技術革新における50年以上の経験と業界との強力なパートナーシップの実績により、私たちは科学、アプリケーション、コラボレーションを組み合わせ、生産者が安全で持続可能な、一貫して高品質の発酵製品をバッチごとに提供できるよう支援し続けています。

抗ファージ防御に関する新たな知見により、乳製品の培養改善などがどのように可能になるかについては、研究の全文をお読みください。 - また、当社の乳製品ソリューションの詳細については、 をご覧ください。

プレスリリースはこちら