真菌や細菌の粘着性のある外層は「細胞外マトリックス」（ECM）と呼ばれ、ゼリー状の粘稠度を持ち、保護層および殻として機能します。しかし、マサチューセッツ大学アマースト校がウースター工科大学と共同で実施した、学術誌「iScience」に掲載された最近の研究によると、一部の微生物のECMは、シュウ酸やその他の単純酸が存在する場合にのみゲル状になることがわかりました。ECMは、抗生物質耐性から配管の詰まり、医療機器の汚染まで、あらゆることに重要な役割を果たしているため、微生物が粘着性のあるゲル層をどのように操作しているかを理解することは、私たちの日常生活に幅広い影響を与える可能性があります。

「私は以前から微生物の細胞外マトリックス（ECM）に興味を持っていました」と、マサチューセッツ大学アマースト校の微生物学教授であり、この論文の筆頭著者であるバリー・グッデル氏は語る。「人々はECMを、微生物を保護する不活性な外層だと考えることが多いのですが、ECMは微生物細胞内外への栄養素や酵素の輸送経路としても機能するのです。」
このコーティングにはいくつかの機能がある。粘着性があるため、個々の微生物が集まってコロニーや「バイオフィルム」を形成することができ、十分な数の微生物が集まると、パイプを詰まらせたり、医療機器を汚染したりする可能性がある。
しかし、殻は透過性も持たなければならない。多くの微生物は、様々な酵素やその他の代謝産物を細胞外マトリックス（ECM）を通して、摂取または感染させたい物質（腐った木材や脊椎動物の組織など）に分泌し、酵素が働きを終えると、消化という作業、つまり栄養素をECMを通して戻す作業を行う。
これは、ECMが単なる不活性な保護層ではないことを意味します。実際、グッデルらが実証したように、微生物はECMの粘度、ひいてはその透過性を制御する能力を持っているようです。では、彼らはどのようにしてそれを行っているのでしょうか？
菌類では、分泌物はシュウ酸であると考えられており、これは多くの植物に自然に存在する一般的な有機酸である。グッデル氏らが発見したように、多くの微生物は分泌するシュウ酸を炭水化物の外層に結合させて粘着性のある物質、ゼリー状のECMを形成しているようだ。
しかし、研究チームが詳しく調べたところ、シュウ酸はECMの生成を助けるだけでなく、その「調節」にも関わっていることが分かった。微生物が炭水化物と酸の混合物に加えるシュウ酸の量が多いほど、ECMの粘度が高くなるのだ。ECMの粘度が高くなると、大きな分子が微生物に出入りするのを阻害する一方、小さな分子は環境から微生物へ、また微生物から環境へ自由に出入りできるようになる。
この発見は、真菌や細菌が放出する様々な種類の化合物が、これらの微生物から環境中にどのように放出されるかという、従来の科学的理解に疑問を投げかけるものです。グッデルらは、場合によっては、微生物は生存や感染のために依存している基質や組織を攻撃するために、非常に小さな分子の分泌に頼らざるを得ない可能性があると示唆しました。これは、より大きな酵素が微生物の細胞外マトリックスを通過できない場合、小さな分子の分泌が病原性において大きな役割を果たす可能性があることを意味します。
「微生物が酸性度を制御して特定の環境に適応し、酵素などの大きな分子の一部を保持しつつ、小さな分子が細胞外マトリックスを容易に通過できるようにする中間的な状態が存在するようです」とグッデル氏は述べた。「シュウ酸による細胞外マトリックスの調節は、多くの薬剤が非常に大きな分子で構成されているため、微生物が抗菌剤や抗生物質から身を守る方法となる可能性があります。このカスタマイズ能力こそが、抗菌療法における主要な障害の1つを克服する鍵となる可能性があります。細胞外マトリックスを操作して透過性を高めることで、抗生物質や抗菌剤の効果を高めることができるからです。」

「特定の微生物におけるシュウ酸などの低分子酸の生合成と分泌を制御できれば、微生物が取り込むものも制御できるようになり、多くの微生物性疾患をより効果的に治療できるようになる可能性がある」とグッデル氏は述べた。
2022年12月、微生物学者の森田康氏は、結核に対するより効果的な新しい治療法の開発を最終目標とする研究を支援するため、米国国立衛生研究所から助成金を受け取った。

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