แลคโตค็อกคัส แลคติส
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์
โดเมน:	แบคทีเรีย
อาณาจักร:	แบคซิลลาติ
ไฟลัม:	บาซิลโลต้า
ระดับ:	แบคทีเรีย
คำสั่ง:	แลคโตบาซิลเลส
ตระกูล:	สเตรปโตค็อกซี
ประเภท:	แลคโตค็อกคัส
สายพันธุ์:	แอล. แลคติส
ชื่อทวินาม
แลคโตค็อกคัส แลคติส ( ลิสเตอร์ 1873) ชไลเฟอร์และคณะ 1986
สายพันธุ์ย่อย
ล.ล. ครีมอริส แอล.แอล. ฮอร์ดเนียแอล. ล. แลคติส แอล.แอล. แลคติส บีวี. diacetylactis L. l. ทรัคเต

Lactococcus lactisเป็นแบคทีเรียแกรมบวก ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตบัตเตอร์มิลค์และชีส [ ^{1 ]}แต่ก็มีชื่อเสียงในฐานะสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมชนิดแรกที่ถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคในมนุษย์ ^{[ 2 ]} เซลล์ของ L. lactis เป็นรูปทรงกลมที่รวมกลุ่มกันเป็นคู่และ ^เป็นโซ่สั้น ๆ และขึ้นอยู่กับสภาวะการเจริญเติบโต จะปรากฏเป็นรูปไข่ที่มีความยาวโดยทั่วไป 0.5 - 1.5 ไมโครเมตร L. lactisไม่สร้างสปอร์ ( nonsporulating ) และไม่เคลื่อนที่ ( nonmotile ) พวกมันมีกระบวนการเผาผลาญแบบโฮโมเฟอร์เมนเทชัน ซึ่งหมายความว่าพวกมันผลิตกรดแลคติกจากน้ำตาล นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าพวกมันผลิต กรด L -(+)-แลคติก เพียงอย่าง เดียว ^{[ 3 ]}อย่างไรก็ตาม ^{[ 4 ]}รายงานว่า สามารถผลิตกรด D -(−)- แลคติกได้เมื่อเพาะเลี้ยงที่ค่า pH ต่ำ ความสามารถในการผลิตกรดแลคติกเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ L. lactisเป็นจุลินทรีย์ที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมนม ^{[ 5 ]}จากประวัติในการหมักอาหาร L. lactisได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าปลอดภัย (GRAS) ^{[ 6 ] [ 7 ]}โดยมีรายงานกรณีเพียงเล็กน้อยว่าเป็นเชื้อก่อโรคฉวยโอกาส ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

Lactococcus lactisมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตผลิตภัณฑ์นม เช่น บัตเตอร์มิลค์และชีส เมื่อ เติม L. lactis ssp. lactisลงในนม แบคทีเรียจะใช้เอนไซม์ในการผลิตโมเลกุลพลังงาน ( ATP ) จากแลคโตสผลพลอยได้จากการผลิตพลังงาน ATP คือกรดแลคติก กรดแลคติกที่ผลิตโดยแบคทีเรียจะทำให้โปรตีนในนมจับตัวเป็นก้อน จากนั้นจะแยกตัวออกมาเป็นก้อนนมที่ใช้ในการผลิตชีส^{[ 11 ]}การใช้งานอื่นๆ ที่มีรายงานสำหรับแบคทีเรียนี้ ได้แก่ การผลิตผักดองเบียร์หรือไวน์ ขนมปังบางชนิด และอาหารหมักดองอื่นๆ เช่นเคเฟอร์ นมถั่วเหลือง บัตเตอร์มิลค์ และอื่นๆ^{[ 12 ]} L. lactisเป็นหนึ่งในแบคทีเรียแกรมบวกที่มี GC ต่ำที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดที่สุด โดยมีความรู้เกี่ยวกับพันธุกรรม การเผาผลาญ และความหลากหลายทางชีวภาพอย่างละเอียด^{[ 13 ] [ 14 ]}

L. lactisส่วนใหญ่แยกได้จากสภาพแวดล้อมในฟาร์มโคนมหรือจากพืช^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}คาดว่าเชื้อที่แยกได้จากฟาร์มโคนมมีวิวัฒนาการมาจากเชื้อที่แยกได้จากพืชผ่านกระบวนการที่ยีนที่ไม่มีประโยชน์ในนมที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูงสูญหายหรือถูกควบคุมลดลง^{[ 14 ] [ 18 ]}กระบวนการนี้เรียกว่าการกัดเซาะจีโนมหรือวิวัฒนาการแบบลดทอน ซึ่งได้รับการอธิบายไว้ในแบคทีเรียกรดแลคติก อื่นๆ อีก หลาย ชนิด ^{[ 19 ] [ 20 ]}การเปลี่ยนผ่านที่เสนอจากพืชไปสู่สภาพแวดล้อมในฟาร์มโคนมได้รับการจำลองขึ้นในห้องปฏิบัติการผ่านวิวัฒนาการเชิงทดลองของเชื้อที่แยกได้จากพืชซึ่งเพาะเลี้ยงในนมเป็นระยะเวลานาน สอดคล้องกับผลลัพธ์จากการเปรียบเทียบจีโนม (ดูเอกสารอ้างอิงข้างต้น) ส่งผลให้L. lactisสูญเสียหรือควบคุมยีนที่ไม่จำเป็นในนมลดลง และมีการควบคุมการขนส่งเปปไทด์เพิ่มขึ้น^{[ 21 ]}

Meulen และคณะได้ระบุRNA ขนาดเล็กชนิดใหม่หลายร้อยชนิด ในจีโนมของ L. lactis MG1363 โดยพบว่า LLnc147 เป็นหนึ่งใน RNA ขนาดเล็กที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการดูดซึมและการเผาผลาญคาร์บอน^{[ 22 ]}

L. lactis subsp. lactis (เดิมชื่อStreptococcus lactis ) ^{[ 23 ]}ถูกนำมาใช้ในขั้นตอนเริ่มต้นของการผลิตชีสหลายชนิด รวมถึงบรี , คาเมมเบิร์ ต , เชดดาร์ , โคลบี , กรูแยร์ , พาร์เมซานและโรเกอฟอร์ต [ ^{24 ] การ}ใช้L. lactisในโรงงานผลิตนมไม่ได้ปราศจากปัญหาแบคทีริโอเฟจที่จำเพาะต่อL. lactisก่อให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมากในแต่ละปี โดยการป้องกันไม่ให้แบคทีเรียเผาผลาญสารตั้งต้นในนมได้อย่างสมบูรณ์^{[ 24 ]}การศึกษาทางระบาดวิทยาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าฟาจที่รับผิดชอบต่อความสูญเสียเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากสายพันธุ์936 , c2และP335 (ทั้งหมดมาจากวงศ์Siphoviridae ) ^{[ 25 ]}

สภานิติบัญญัติแห่งรัฐวิสคอนซินซึ่งเป็นรัฐที่ผลิตชีสมากที่สุดในสหรัฐอเมริกา ได้ลงมติในปี 2010 ให้ตั้งชื่อแบคทีเรียชนิดนี้เป็นจุลินทรีย์ประจำรัฐ อย่างเป็นทางการ ซึ่งจะเป็นการกำหนดโดยสภานิติบัญญัติแห่งรัฐครั้งแรกและครั้งเดียวในประเทศ^{[ 26 ]}อย่างไรก็ตาม วุฒิสภาไม่ได้นำร่างกฎหมายนี้มาใช้^{[ 27 ]}ร่างกฎหมายนี้ถูกนำเสนอในเดือนพฤศจิกายน 2009 ในชื่อร่างกฎหมายสภาหมายเลข 556 โดยผู้แทน Hebl, Vruwink, Williams, Pasch, Danou และ Fields โดยมีวุฒิสมาชิก Taylor ร่วมสนับสนุน^{[ 28 ]}ร่างกฎหมายนี้ผ่านสภาเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 2010 และถูกวุฒิสภายกเลิกเมื่อวันที่ 28 เมษายน^{[ 28 ]}

ความเป็นไปได้ในการใช้แบคทีเรียกรดแลคติก (LAB) เป็นพาหะนำส่งโปรตีนที่มีฟังก์ชันการทำงานได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง^{[ 29 ]} Lactococcus lactisได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการนำส่งโปรตีนที่มีฟังก์ชันการทำงาน เนื่องจากมีลักษณะที่ไม่รุกรานและไม่ก่อโรค^{[ 30 ]} ระบบการแสดงออกของ L. lactisที่แตกต่างกันมากมายได้รับการพัฒนาและใช้สำหรับ การ แสดงออกของโปรตีนต่างชนิด^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}

การหมักแลคโตส ในการศึกษาหนึ่งที่พยายามพิสูจน์ว่าการหมัก บางอย่าง ที่ผลิตโดยL. lactisสามารถขัดขวางการเคลื่อนที่ในแบคทีเรียก่อโรคได้ การเคลื่อนที่ของ สายพันธุ์ Pseudomonas , VibrioและLeptospiraถูกรบกวนอย่างรุนแรงโดยการใช้แลคโตสของL. lactis [ ^{34 ] โดย}ใช้Salmonellaที่มีแฟลเจลลา เป็นกลุ่มทดลอง ทีมวิจัยพบว่าผลิตภัณฑ์จากการหมักแลคโตสเป็นสาเหตุของการลดลงของการเคลื่อนที่ในSalmonellaมีการเสนอแนะว่า สารละลาย ส่วนบน ของ L. lactis ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ ของ Salmonellaเป็นหลักผ่านการรบกวนการหมุนของแฟลเจลลามากกว่าผ่านความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ต่อรูปร่างและสรีรวิทยา การหมักแลคโตสโดยL. lactisผลิตอะซิเตตที่ลดค่า pH ภายในเซลล์ของSalmonellaซึ่งจะทำให้การหมุนของแฟลเจลลาช้าลง^{[ 35 ] [ 36 ]}ผลลัพธ์เหล่านี้เน้นย้ำถึงศักยภาพในการใช้L. lactisเพื่อป้องกันการติดเชื้อจากแบคทีเรียหลายชนิด

การหลั่งของอินเตอร์ลิวคิน-10 แบคทีเรีย L. lactis ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมสามารถหลั่งไซโตไคน์อินเตอร์ลิวคิน-10 (IL-10) เพื่อรักษาโรคอักเสบในลำไส้ (IBD) เนื่องจาก IL-10 มีบทบาทสำคัญในการลดการทำงาน ของกระบวนการอักเสบ^{[ 37 ]}และเมทริกซ์เมทัลโลโปรตี เน ส^{[ 38 ]}การศึกษาโดย Lothar Steidler และ Wolfgang Hans ^{[ 39 ]}แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ IL-10 ในแหล่งกำเนิด โดย แบคทีเรีย L. lactis ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมนั้นต้องการปริมาณที่ต่ำกว่าการรักษาแบบทั่วร่างกาย เช่น แอนติบอดีต่อ ปัจจัยเนื้องอกเนโครซิส (TNF) หรือIL-10 แบบรีคอม บิแน นท์มาก

ผู้เขียนเสนอสองเส้นทางที่เป็นไปได้ที่ IL-10 สามารถเข้าถึงเป้าหมายการรักษาได้เส้นทางแรกคือ แบคทีเรีย L. lactis ที่ได้รับการดัดแปลงทางพันธุกรรม อาจผลิต IL-10 ของหนูในลำไส้และโปรตีนอาจแพร่กระจายไปยังเซลล์ที่ตอบสนองในเยื่อบุผิวหรือชั้นเนื้อเยื่อ เกี่ยวพัน อีกเส้นทางหนึ่งคือ L. lactisถูกดูดซึมโดยเซลล์ Mเนื่องจากขนาดและรูปร่างของแบคทีเรีย และส่วนใหญ่ของผลอาจเกิดจากการผลิต IL-10 แบบรีคอมบิแนนท์ในเนื้อเยื่อน้ำเหลืองของลำไส้ เส้นทางทั้งสองอาจเกี่ยวข้องกับ กลไก การขนส่งผ่านช่องว่างระหว่างเซลล์ซึ่งจะเพิ่มขึ้นในภาวะอักเสบหลังจากขนส่งแล้ว IL-10 อาจลดการอักเสบโดยตรง โดยหลักการแล้ว วิธีนี้อาจมีประโยชน์สำหรับการส่งโปรตีนบำบัดอื่นๆ ที่ไม่เสถียรหรือผลิตได้ยากในปริมาณมากไปยังลำไส้ และเป็นทางเลือกแทนการรักษาโรค IBD ด้วยยาแบบทั่วร่างกาย

ยับยั้งเนื้องอกผ่านเปปไทด์ยับยั้งการแพร่กระจายของเนื้องอก KISS1 การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งซึ่งนำโดย Zhang B ได้สร้าง สายพันธุ์ L. lactisที่รักษาพลาสมิดที่มีเปปไทด์ยับยั้งการแพร่กระจายของเนื้องอกที่รู้จักกันในชื่อKISS1 [ ^{40 ] L.} lactis NZ9000 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นโรงงานเซลล์สำหรับการหลั่งโปรตีน KiSS1 ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ซึ่งมี ผล ยับยั้งเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ HT-29

KiSS1 ที่หลั่งออกมาจาก สายพันธุ์ L. lactis ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรม สามารถลดการแสดงออกของเมทริกซ์เมทัลโลโปร ตีเนส (MMP-9) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการบุกรุกการแพร่กระจายและการควบคุมเส้นทางการส่งสัญญาณที่ควบคุมการเจริญเติบโต การอยู่รอด การบุกรุก การอักเสบ และการสร้างหลอดเลือดใหม่ของ เซลล์มะเร็ง ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}เหตุผลก็คือ KiSS1 ที่แสดงออกในL. lactisจะกระตุ้นเส้นทาง MAPK ผ่านการส่งสัญญาณ GPR54 ยับยั้ง การจับกันของ NFκBกับโปรโมเตอร์ MMP-9 และทำให้การแสดงออกของ MMP-9 ลดลง^{[ 44 ]}ซึ่งจะช่วยลดอัตราการอยู่รอด ยับยั้งการแพร่กระจายและทำให้เซลล์มะเร็งอยู่ ในภาวะพักตัว

นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่าการเจริญเติบโตของเนื้องอกสามารถถูกยับยั้งได้ด้วยสายพันธุ์ LAB เอง^{[ 45 ] [ 46 ]}เนื่องจากความสามารถของ LAB ในการผลิตเอ็กโซโพลีแซคคาไรด์^{[ 47 ] [ 48 ]}การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าL. lactis NZ9000 สามารถยับยั้งการแพร่กระจายของ HT-29 และกระตุ้นให้เกิดอะพอพโทซิสของเซลล์ได้ด้วยตัวเอง ความสำเร็จในการสร้างสายพันธุ์นี้ช่วยยับยั้งการเคลื่อนย้ายและการขยายตัวของเซลล์มะเร็ง แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติการหลั่งของL. lactis ของ เปปไทด์เฉพาะนี้อาจเป็นเครื่องมือใหม่สำหรับการรักษามะเร็งในอนาคต^{[ 49 ]}

• สายพันธุ์ต้นแบบของLactococcus lactisที่ Bac Dive - ฐานข้อมูลเมตาของความหลากหลายทางแบคทีเรีย