ラクトコッカス・ラクティス（Lactococcus lactis）は、グラム陽性細菌で、バターミルクやチーズの製造に広く利用されている。ヒトの病気の治療に生で使用された最初の遺伝子組み換え生物としても有名になった。ラクトコッカス・ラクティスは球菌で、ペアや短い鎖状に集まり、生育条件によっては、典型的な長さが 0.5 - 1.5 μmの卵形に見える。芽胞を形成せず（非芽胞形成）、運動性もない（非運動性）。ホモ発酵代謝を有し、糖から乳酸を生成する。また、L-(+)-乳酸のみを生成することも報告されているRoissart, H. and Luquet F.M. Bactéries lactiques: aspects fondamentaux et technologiques. Uriage, Lorica, France, 1994, vol. 1, p. 605. However,。しかし、低pHで培養するとD-(-)-乳酸が生成される可能性があると報告されている。乳酸を生成する能力は、ラクトコッカス・ラクティスが乳製品業界で最も重要な微生物の1つである理由であるIntegr8 – Species search results:。食品発酵におけるその歴史に基づき、ラクトコッカス・ラクティスは一般的に安全 (GRAS) と認められており、日和見病原菌である症例報告はほとんどないFacklam RR, Pigott NE, Collins MD. Identification of Lactococcus species from human sources. Proceedings of the XI Lancefield International Symposium on Streptococci and Streptococcal Diseases, Siena, Italy. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag; 1990:127。

ラクトコッカス・ラクティスは、バターミルクやチーズなどの乳製品の製造に非常に重要な役割を果たしている。ラクトコッカス・ラクティスssp. lactis を牛乳に加えると、この細菌は酵素を使って乳糖からエネルギー分子 (ATP)を生成する。ATPエネルギー生成の副産物は乳酸である。この細菌によって生成された乳酸は牛乳を凝固させ、その後分離してチーズの製造に使用されるカードを形成する。この細菌の他の用途としては、漬物、ビールやワイン、一部のパン、豆乳ケフィア、バターミルクなどの発酵食品の製造が報告されている。ラクトコッカス・ラクティスは、遺伝学、代謝、生物多様性に関する詳細な知識を持つ、最もよく特徴付けられた低GCグラム陽性細菌の1つである。

ラクトコッカス・ラクティスは主に乳製品環境または植物材料から分離される。乳製品由来の分離株は、栄養豊富な牛乳では役に立たない遺伝子が失われたり、発現が抑制されたりする過程を経て、植物由来の分離株から進化してきたと考えられている。この過程はゲノム侵食または退行的進化と呼ばれ、他のいくつかの乳酸菌でも報告されている。植物から乳製品環境への移行は、長期間牛乳中で培養された植物由来の分離株の実験的進化によって、実験室で再現された。比較ゲノミクスの結果（上記の参考文献を参照）と一致して、この結果、ラクトコッカス・ラクティスは牛乳中で不要な遺伝子を失ったり、発現が抑制され、ペプチド輸送が促進された。

ラクトコッカス・ラクティスの発酵によってバクテリオシンであるナイシンが生じる古田 吉史, 丸岡 生行, 中村 彰宏, 大森 俊郎, 園元 謙二 (2009). “大麦焼酎粕由来発酵大麦エキス(FBE)からのナイシン生産”. 『日本醸造協会誌』 104 (8): 579-586. doi:10.6013/jbrewsocjapan.104.579.。ナイシンは、グラム陽性菌の成長を抑え、食品の寿命を延ばすためにプロセスチーズや肉、飲料等の製造に用いられる。ナイシンは食中毒の原因の１つであるリステリア・モノサイトゲネス（Listeria monocytogenes）等を含む広い範囲の種に対して効果がある益田時光, 善藤威史, 園元謙二 (2010).“ナイシン―類稀な抗菌物質―”. 『ミルクサイエンス』 59 (1): 59-65. doi:10.11465/milk.59.59.

Meulenらはラクトコッカス・ラクティスMG1363のゲノムから数百の新規小型RNAを同定した。そのうちの1つであるLLnc147は、炭素の取り込みと代謝に関与していることが示された。

チーズ製造 ラクトコッカス・ラクティスsubsp. lactis (旧Streptococcus lactis ) は、ブリー、カマンベール、チェダー、コルビー、グリュイエール、パルメザン、ロックフォールなど、多くのチーズの製造の初期段階で使用されている。乳製品工場でのラクトコッカス・ラクティスの使用には問題がないわけではない。ラクトコッカス・ラクティスに特異的なバクテリオファージは、ラクトコッカス・ラクティスの牛乳基質を完全に代謝するのを妨げることで、毎年大きな経済的損失を引き起こしている。いくつかの疫学研究では、これらの損失の主な原因となっているファージは、 936、c2、およびP335種(すべてサイフォウイルス科) のものであることが示されている。

米国でチーズ生産量第1位の州でもあるウィスコンシン州議会は、2010年にこの細菌を州の公式微生物に指定することを決議した。これは、国内の州議会によるこのような指定としては最初で唯一のものとなるはずだったが however the legislation was not adopted by the Senate.、上院では法案が採択されなかった。この法案は、2009年11月に下院法案556号として、ヘブル、ヴルウィンク、ウィリアムズ、パッシュ、ダヌー、フィールズの各議員によって提出され、テイラー上院議員が共同提案者となった。この法案は2010年5月15日に下院を通過したが、4月28日に上院で廃案となった。

治療上の利点 乳酸菌（LAB）を機能性タンパク質輸送ベクターとして使用する可能性は広く研究されてきた。ラクトコッカス・ラクティスは、非侵襲性で非病原性であることから、機能性タンパク質の輸送に有望な候補であることが実証されている。ラクトコッカス・ラクティスのさまざまな発現システムが開発され、異種タンパク質の発現に使用されている。

乳糖発酵 ラクトコッカス・ラクティスによって生成される発酵物が病原性細菌の運動性を阻害できることを証明しようとしたある研究では、ラクトコッカス・ラクティスによる乳糖の利用によってシュードモナス属、ビブリオ属およびレプトスピラ属株の運動性が著しく阻害された。鞭毛を持つサルモネラを実験群として使用し、研究チームは乳糖発酵の産物がサルモネラの運動性障害の原因であることを発見した。ラクトコッカス・ラクティスの上清は、形態や生理機能への不可逆的な損傷ではなく、鞭毛の回転の阻害によって主にサルモネラの運動性に影響を与えることが示唆されている。ラクトコッカス・ラクティスによる乳糖発酵は酢酸を生成し、それがサルモネラの細胞内pHを低下させ、その結果、鞭毛の回転が遅くなる。これらの結果は、ラクトコッカス・ラクティスが複数の細菌種による感染症の予防に利用できる可能性を強調している。

インターロイキン-10の分泌 遺伝子操作されたラクトコッカス・ラクティスは、炎症性腸疾患（IBD）の治療のためにサイトカインであるインターロイキン-10（IL-10）を分泌することができる。IL-10は炎症カスケードおよびマトリックスメタロプロテアーゼのダウンレギュレーションにおいて中心的な役割を担っているためである。Lothar SteidlerとWolfgang Hansによる研究では、遺伝子操作されたラクトコッカス・ラクティスによるIL-10のin situ合成は、腫瘍壊死因子（TNF）に対する抗体や組換えIL-10などの全身治療よりもはるかに少ない用量で済むことが示されている。

著者らは、IL-10が治療標的に到達する可能性のある2つの経路を提案している。遺伝子操作されたラクトコッカス・ラクティスは腸管腔内でマウスIL-10を産生し、そのタンパク質は上皮または粘膜固有層の反応細胞に拡散する可能性がある。もう1つの経路は、ラクトコッカス・ラクティスがその細菌サイズと形状のためにM細胞に取り込まれるというものであり、その効果の大部分は腸管リンパ組織における組換えIL-10のin situ産生によるものと考えられる。どちらの経路も、炎症時に増強される傍細胞輸送機構が関与している可能性がある。輸送後、IL-10は直接炎症を抑制する可能性がある。原理的には、この方法は不安定であったり大量生産が困難な他のタンパク質治療薬の腸管輸送に有用であり、IBDの全身治療の代替手段となる可能性がある。

腫瘍抑制因子である腫瘍転移抑制ペプチドKISS1 Zhang B が主導した別の研究では、KISS1として知られる腫瘍転移阻害ペプチドを含むプラスミドを保持するラクトコッカス・ラクティス株が作成された。ラクトコッカス・ラクティスNZ9000 は、ヒト直腸癌 HT-29 細胞に阻害効果を発揮する生物学的に活性な KiSS1 タンパク質を分泌する細胞工場であることが実証された。

組換えラクトコッカス・ラクティス株から分泌されるKiSS1は、腫瘍細胞の増殖、生存、浸潤、炎症、血管新生を制御するシグナル伝達経路の調節、浸潤、転移において重要な鍵となるマトリックスメタロプロテアーゼ（MMP-9）の発現を効果的に下方制御した。その理由は、ラクトコッカス・ラクティスで発現するKiSS1がGPR54シグナル伝達を介してMAPK経路を活性化し、NFκBのMMP-9プロモーターへの結合を抑制し、MMP-9の発現を下方制御するためである。これにより、生存率が低下し、転移が阻害され、癌細胞の休眠が誘導される。

さらに、乳酸菌自体が腫瘍の増殖を阻害できることが実証されている。これは、乳酸菌が細胞外多糖類を産生する能力によるものである。この研究では、ラクトコッカス・ラクティスNZ9000がHT-29の増殖を阻害し、細胞アポトーシスを誘導できることが示されている。この株の構築の成功は、癌細胞の遊走と増殖を阻害するのに役立ち、この特定のペプチドのラクトコッカス・ラクティスの分泌特性が将来の癌治療のための新しいツールとして役立つ可能性があることを示している。

出典