Med. Mycol. J. Vol. 真菌誌 58J, J 第 77 58 巻 J 81, 第 2017 3 号 2017 年 J77 ISSN 2185 6486 総 説 病原性酵母の分類の現状 担子菌酵母 Cryptococcus と Trichosporon について 杉田隆 張音実 高島昌子 明治薬科大学微生物学研究室 理研 バイオリソースセンター 要 旨 ゲノム情報が大量に蓄積されてきた今日では, この情報を用いて真菌の新しい分類体系が再構築されつつある. 加えて, 新しい命名規約である 国際藻類 菌類 植物命名規約 が 2013 年 1 月 1 日に発効し,1F = 1N の作業も行われている. クリプトコックス症の起因菌である Cryptococcus neoformans と Cryptococcus gattii は, それぞれ 2 菌種 (C. neoformans, Cryptococcus deneoformans) と 5 菌種 (C. gattii, Cryptococcus bacillisporus, Cryptococcus deuterogattii, Cryptococcus tetragattii, Cryptococcus decagattii) への再分類が提案されている.Trichosporon 属は 5 属に再分類され, トリコスポロン症の起因菌である Trichosporon asahii は Trichosporon 属に, 歴史的に重要な Trichosporon cutaneum は Cutaneotrichosporon 属に移行した. Key words:1f = 1N, Cryptococcus gattii, Cryptococcus neoformans, taxonomy, Trichosporon はじめに真菌の新しい命名規約として 国際藻類 菌類 植物命名規約 が,2013 年 1 月 1 日に発効した. 新規規約の詳細については, 本誌でも総説が掲載されているのでそれを参照していただきたい 1). 要点をまとめると,1) 二重命名法の廃止と統一命名法の採用 : 真菌のなかでも高等菌類のみに例外的に認められてきた二重命名法を廃止してつの生物種にはつの菌種名のみ ( 統一命名法 ) とすることとした. いわゆる,1 Fungus = 1 Name(1F = 1N) である.2) 英語による記載が可能 : 従来は分類に関する記載文 (description) や判別文 (diagnosis) はラテン語によらないと正式発表として認められなかったが, 英語でも正式発表の要件として認められるようになった.3) 電子出版の採用 : 電子出版は正式な出版として認められなかったが, これが可能となった.4) 学名の登録 : 学名は登録機関 (MycoBank など ) に登録が義務づけられた. すでに新規命名規約は施行されているが, いまだ多くの菌種が改訂作業の途上である. 単細胞で出芽増殖する酵母は, 形態的特徴が糸状菌よりも乏しいため, 古くからその分類には化学的, 生化学 的および分子生物学的手法が取り入れられていたため, 糸状菌よりも合理的な分類体系が構築されやすい環境にあった.1F = 1N の作業を簡単に表現するならば, 無性世代菌種名か有性世代菌種名のいずれかを選択することである. 一方で, 酵母はゲノム情報が大量に蓄積されていることから, 多遺伝子解析による分類体系の再構築が進んでおり, これによる菌種名 ( おもに属名 ) の変更も行われている. 病原性酵母に限れば, 菌種名の変更は 1F=1Nによる影響は決して多くなく, むしろ分類学の進歩による変更例が大部分を占めている. 本稿では, 病原性酵母のなかでも大幅な分類の変更が行われた Cryptococcus neoformans/cryptococcus gattii complex と Trichosporon 属について述べる. C. neoformans/c. gattii の分類 1. 従来の分類菌種名 Cryptococcus neoformans は 1901 年に提案され,1970 年に Cryptococcus neoformans var. gattii が追加されたことにより, 本菌には,2 変種 (var. neoformans と var. gattii) が存在することになった 2). その後,C. neoformans var. gattii は Cryptococcus 別冊請求先 : 杉田隆 204-8588 東京都清瀬市野塩 2-522-1 明治薬科大学微生物学研究室
J78 日本医真菌学会雑誌第 58 巻第 3 号平成 29 年 Table 1. Proposed species name of Cryptococcus neoformans/c. gattii complex Proposed species name MLST Clade AFLP genotype PCR fingerprinting /RFLP Former species name F AFLP 1 VNI Cryptococcus neoformans G ALFP1A/VNB VNII Cryptococcus neoformans var. grubii H AFLP1B VNII Cryptococcus deneoformans I AFLP2 VNIV Cryptococcus neoformans var. neoformans Cryptococcus neoformans intervariety hybrid AFLP3 VNIII Cryptococcus deneoformans hybrid Cryptococcus gattii D AFLP4 VGI Cryptococcus bacillisporus C AFLP5 VGIII Cryptococcus deuterogattii A AFLP6 VGII Cryptococcus gattii Cryptococcus tetragattii E AFLP7 VGIV Cryptococcus decagattii B AFLP10 VGIV/VGIIIc Cryptococcus deneoformans x Cryptococcus neoformans var. neoformans x AFLP8 Cryptococcus gattii hybrid Cryptococcus gattii AFLP4/VGI hybrid Cryptococcus neoformans var. grubii x AFLP9 Cryptococcus gattii hybrid Cryptococcus gattii AFLP4/VGI hybrid Cryptococcus neoformans var. grubii x AFLP11 Cryptococcus deuterogattii hybrid Cryptococcus gattii AFLP6/VGII hybrid gattii として 2002 年に独立した菌種となった 3). 無性世代の菌種名 C. neoformans と C. gattii には, それぞれ有性世代の菌種名 Filobasidiella neoformans と Filobasidiella bacillisporus が存在していた. これは典型的な 1F = 1N の作業を伴う例である. 結果的に, 両菌種とも Cryptococcus 属として存続することになった 4). 本菌の重要な性状の 1 つに, 莢膜多糖が示す 5 種の血清型がある. これは疫学的な情報を与えるだけではなく, 本菌の分類基準にも適用できた. 血清型 A 型,D 型および AD 型は C. neoformans に, 血清型 B 型および C 型は C. gattii に対応している 4).1999 年に血清型 A 型に対して, 新変種である var. grubii が提案された 5). 一方で,C. neoformans の分類には問題もあった. 本菌の基準株 (CBS 132) は血清型 AD 型であるが, これは血清型 A 型株と血清型 D 型株の自然交雑種であることが明らかになった 6, 7). これは, 血清型 A 型を var. grubii, 血清型 D 型を var. neoformans とする論文 5) と矛盾をきたす. そこで, 血清型 A 型株と血清型 D 型株をそれぞれ変種ではなく独立した種とした 4). CBS 132 は C. neoformans C. deneoformans hybrid と表すことが提唱されている. 2. 新しい菌種名の提案 C. neoformans/c. gattii complex には,AFLP (amplified fragment length polymorphism),pcrfingerprinting,rapd(random amplification of polymorphic DNA) あるいは PCR-RFLP(restriction fragment length polymorphism fingerprinting) を用いた解析から種内多様性の存在が示唆されてきた 4). 結果として,AFLP 型 (1 11 型 ) と PCR-fingerprinting /RFLP-genotype 型 (C. neoformans に対して VNI VNIV 型,C. gattii に対して VGI VGIV 型 ) に対応した分類が提案されることになった (Table1) 4).C. neoformans の2 変種 var. grubii と var. neoformans はそれぞれ単一の菌種として,C. neoformans および C. deneoformans となり, また C. gattii は Table 1に示す 5 菌種に再分類された. 3. 実際の同定法多くの酵母は rrna 遺伝子中の D1/D2 LSU(large subunit) あるいは ITS(internal transcribed spacer) 領域の解析で同定できるが, 新たな 7 菌種はこれらの遺伝子領域だけでは正確に同定することはできない.7 菌種を正確に同定するには,Table2に示す 11の遺伝子の DNA 塩基配列を解析する. カナダ バンクーバーでアウトブレクした菌株の遺伝子型は,MLST 解析から VGIIa と同定されている 8). これにより感染経路の推定も可能になるなど, 本法の応用範囲は広い. ただ, 臨床の場で MLST 解析による同定は実際的でない. オランダの菌株保存機関である CBS は, 新たな 7 菌種を質量分析装置 (MALDI-TOF MS) で同定可能であることを報告していることから, データベースを更新することでいつでも最新の同定が可能になる 4). 前述したように, hybrid 株については菌種名を与えない.AD 株の存在
真菌誌第 58 巻第 3 号 2017 年 J79 はよく知られていたが, ほかにも BC 株やBD 株も存在する. 今後, これらの株も C. deneoformans x C. gattii hybrid のように同定していくことになる. なお, これらの hybrid 株も質量分析装置で同定が可能である. Table 2. Locus for identification of Cryptococcus neoformans/c. gattii complex Locus Length(bp) Function CAP59 560 Capsular associated protein GPD1 553 Glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase LAC1 456 Laccase RPB1 536 DNA-directed RNA polymerase II largest subunit RPB2 645 DNA-dependent RNA polymerase II second largest subunit SOD1 437 Cu, Zn superoxide dismutase TEF1 716 Translation elongation factor 1-alpha URA5 639 Orotidine monophosphate pyrophosphorylase PLB1 536 Phospholipase B ITS 463 Ribosomal RNA internal transcribed spacer IGS1 860 Ribosomal RNA intergenic spacer Trichosporon の分類 1. 従来の分類 Trichosporon ovoides を基準種とする Trichosporon 属は,50 菌種以上も含む担子菌系のなかでは大きな属である. 約 20 年前までは, トリコスポロン症の起因菌は T. cutaneum として同定されてきたが 9), 再分類の結果, 本菌は 10 菌種以上が含まれる複合菌種であることが明らかにされた 10). 現在では, トリコスポロン症の起因菌は,T. cutaneum ではなく T. asahii であることが明らかになっている 11). 一方で, 分子系統的にいくつかの Cryptococcus 属菌種は本属に近縁であることから再分類の必要性があった. 2. 新しい分類代表的な Trichosporon 属菌種と近縁な菌種の分子系統樹を Fig. 1に示す. 従来の Trichosporon 属は, Apiotrichum 属,Cutaneotrichosporon 属,Effuseotrichosporon 属および Haglerozyma 属を含めた 5 属に再分類された 12).T. asahii や, まれにヒトの臨床材料から分離される T. asteroides,t. inkin や T. ovoides は Trichosporon 属として存続する. 歴史的に重要であった T. cutaneum は Cutaneotrichosporon 属に移行した. なお, しばしば non-neoformans cryptococcosis として症例報告がされる Cryptococcus humicola と Cryptococcus curvatus は, それぞれ Vanrija humicola と Cutaneotrichosporon curvatus として再分類 0.02 Trichosporon vanderwaltii CBS12124 (JF680903) Effuseotrichosporon 54 71 69 62 Trichosporon porosum CBS2040 (AF189833) Trichosporon gracile CBS8189 (AF105399) Trichosporon vanderwaltii CBS8901 (AY093426) 59 Trichosporon laibachii CBS5790 (AF075514) Trichosporon chiarellii FCP540806 (EU030272) 57 92 Trichosporon inkin CBS5585 (AF105396) Trichosporon ovoides CBS7556 (AF075523) Trichosporon asteroides CBS2481 (AF075513) Trichosporon asahii CBS2479 (AF105393) Cryptococcus curvatus CBS570 (AF189834) 52 86 Cryptococcus haglerorum CBS8902 (AF407276) Cryptococcus arboriformis IFM54862 (AB260936) 96 Trichosporon cutaneum CBS2466 (AF075483 ) 94 Trichosporon mucoides CBS7625 (AF075515) Trichosporon dermatis CBS2043 (AY143555) 99 Takashimella tepidaria M9962 (AB094046) Takashimella formosensis CBS9812 (AY787858) 83 Cryptotrichosporon anacardii CBS9551 (AY550002) 96 Cryptotrichosporon tibetense XZ20A4 (KP020115) Cryptococcus neoformans CBS8710 (FJ534909) Cryptococcus gattii CBS6289 (AF075526) Cryptococcus music JCM1531 (AB126586) Cryptococcus humicola CBS571 (AF189836) Cryptococcus longus CBS5920 (AB126589) Trichosporon domesticum CBS8280 (AF075512) Trichosporon loubieri CBS7065 (AF075522) Vanrija Apiotrichum Haglerozyma Trichosporon Cutaneotrichosporon Takashimella Cryptotrichosporon Fig. 1. Molecular phylogenetic tree of Trichosporon and related genera constructed using D1/D2 LSU sequences.
J80 日本医真菌学会雑誌第 58 巻第 3 号平成 29 年 された. なお,D1/D2 LSU あるいは ITS 領域の DNA 塩基配列を解析することで,Fig. 1に示す菌種はすべて同定可能である. おわりに 分類学を専門としていない研究者からすれば,C. neoformans/c. gattii complex や Trichosporon 属を大幅に再分類することに多少の抵抗があるかもしれない. しかしながら, 種あるいは属レベルでの分類学的問題が解決されたことは, 起因菌に正確な菌種名を与えることができたり, あるいは実験材料を正確に定義できることとなり, むしろ歓迎すべきことである.Candida albicans に非典型な菌株が存在することが指摘されていたが, のちにこの菌株は独立した Candida dubliniensis として命名された 13). 当時は, 世界中の研究者が C. albicans の再同定を試みたり, 病原性を含めたさまざまな比較実験を行った 14). 再分類が医真菌研究を活性化させた例である. 今回の大幅な分類体系の再構築が医真菌研究をより発展させる契機になることを期待したい. 本論文の要旨は, 第 60 回日本医真菌学会総会 学術集会, シンポジウム 2(2016 年 10 月 1 日, 東京都台東区 ) において報告した. 利益相反 文 献 なし 1)Yaguchi T: Changes in nomenclature on filamentous fungi. Med Mycol J55: J13-17, 2014. 2)Vanbreuseghem R, Takashio M: An atypical strain of Cryptococcus neoformans(san Felice)Vuillemin 1894. II. Cryptococcus neoformans var. gattii var. nov. Ann Soc Belges Med Trop Parasitol Mycol 50: 695-702, 1970. 3)Kwon-Chung KJ, Boekhout T, Fell JW, Diaz MR: Proposal to conserve the name Cryptococcus gattii against C. hondurianus and C. bacillisporus(basidiomycota, Hymenomycetes, Tremellomycetidae). Taxon 51: 804-806, 2002. 4)Hagen F, Khayhan K, Theelen B, Kolecka A, Polacheck I, Sionov E, Falk R, Parnmen S, Lumbsch HT, Boekhout T: Recognition of seven species in the Cryptococcus gattii/cryptococcus neoformans species complex. Fungal Genet Biol 78:16-48, 2015. 5)Franzot SP, Salkin IF, Casadevall A: Cryptococcus neoformans var. grubii: separate varietal status for Cryptococcus neoformans serotype A isolates. J Clin Microbiol 37: 838-840, 1999. 6)Xu J, Luo G, Vilgalys RJ, Brandt ME, Mitchell TG: Multiple origins of hybrid strains of Cryptococcus neoformans with serotype AD. Microbiology 148: 203-212, 2002. 7)Li W, Averette AF, Desnos-Ollivier M, Ni M, Dromer F, Heitman J: Genetic diversity and genomic plasticity of Cryptococcus neoformans AD hybrid strains. G3 (Bethesda)2: 83-97, 2012. 8)Galanis E, Macdougall L, Kidd S, Morshed M; British Columbia Cryptococcus gattii Working Group: Epidemiology of Cryptococcus gattii, British Columbia, Canada, 1999-2007. Emerg Infect Dis 16: 251-257, 2010. 9)Yung CW, Hanauer SB, Fretzin D, Rippon JW, Shapiro C, Gonzalez M: Disseminated Trichosporon beigelii(cutaneum). Cancer 48: 2107-2111, 1981. 10)Gueho E, Smith MT, de Hoog GS, Billon-Grand G, Christen R, Batenburg-van der Vegte WH: Contributions to a revision of the genus Trichosporon. Antonie Van Leeuwenhoek 61: 289-316, 1992. 11)Gueho E, Improvisi L, de Hoog GS, Dupont B: Trichosporon on humans: a practical account. Mycoses 37: 3-10, 1994. 12)Liu XZ, Wang QM, Geker M, Groenewald M, Kachalkin AV, Lumbsch HT, Millanes AM, Wedin M, Yurkov AM, Boekhout T, Bai FY: Towards an integrated phylogenetic classification of the Tremellomycetes. Stud Mycol 81: 85-147, 2015. 13)Sullivan DJ, Westerneng TJ, Haynes KA, Bennett DE, Coleman DC: Candida dubliniensis sp. nov.: phenotypic and molecular characterization of a novel species associated with oral candidosis in HIV-infected individuals. Microbiology 141: 1507-1521, 1995. 14)Sullivan DJ, Moran GP, Coleman DC: Candida dubliniensis: ten years on. FEMS Microbiol Lett 253: 9-17, 2005.
真菌誌第 58 巻第 3 号 2017 年 J81 Current Status of Taxonomy of Pathogenic Yeasts: Cryptococcus neoformans/cryptococcus gattii and the Genus Trichosporon Takashi Sugita, Otomi Cho and Masako Takashima Department of Microbiology, Meiji Pharmaceutical University Bio-resource Center, RIKEN Fungal taxonomy has been reconstructed on the basis of genome information, and new nomenclatural rules have been enacted from 2013. It has been proposed that Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii be reclassified into two species(c. neoformans and Cryptococcus deneoformans)and five species(c. gattii, Cryptococcus bacillisporus, Cryptococcus deuterogattii, Cryptococcus tetragattii, and Cryptococcus decagattii), respectively. The genus Trichosporon has been reclassified into five genera. Trichosporon asahii, which is the causative agent of trichosporonosis, has been retained in the genus Trichosporon, while Trichosporon cutaneum has been transferred into a new genus, Cutaneotrichosporon.