Inhibitori senzora kvoruma: doprinose evoluciji phage otpornosti Pseudomonas aeruginosa na osnovu CRISPR imunoloskog sistema

Antimikrobna otpornost je važan problem u kliničkom liječenju, a Pseudomonas aeruginosa je potencijalna meta za infekciju virusom faga nakon operacije. Laboratorijske studije su pokazale da Pseudomonas aeruginosa koristi CRISPR-Cas adaptivne gene imunoloskog sistema za generiranje imunoloske memorije na bakteriofage i druge parazitske DNK, razvijaju se brzo u složenom prirodnom okruženju i razvijaju otpornost na bakteriofage, ograničavajući tako upotrebu fage terapije. Nedavne studije su pokazale da Kvorum Sensing (QS) sistem reguliše izraz CRISPR-Cas imunog sistema Pseudomonas aeruginosa. QS sistem Pseudomonas aeruginosa se sastoji od LasIR i RhlIR, koji mogu regulirati izražavanje fizioloških funkcija kao što su CRISPR-Cas imuni sistem, virulencija, i biofilm. LasIR regulira izraz 3-okso-C12-homoserinske laktonske (3OC12-HSL) signalne molekule , RhlIR regulira izraz C4-homoserinske laktonske (C4-HSL) signalne molekule. Stoga istraživači nagađaju da upotreba inhibitora koji se osjećaju medicinskim kvorumom (Quorum Sensing Inhibitori, QSI) može ograničiti evoluciju Pseudomonas aeruginosa na osnovu CRISPR imunih loci i primijeniti ih na klinička istraživanja.

U ovoj studiji, istraživači su koristili Baicalein kao QSI za proučavanje njegovog učinka na Pseudomonas aeruginosa CRISPR-based phage (DMS3vir) otpor. U isto vrijeme, QS gen mutant soja Pseudomonas aeruginosa je konstruiran tako da mutant soja nije mogla proizvesti 3OC12-HSL i C4-HSL. Dopunjajući 3OC12-HSL i C4-HSL, analizirana je evolucija faga otpornosti Pseudomonas aeruginosa na osnovu imunoloskog sistema CRISPR-Cas. Mehanizam za proučavanje fage adsorpcije i očišćenih mogućnosti Pseudomonas aeruginosa. Osim toga, kao kontrole za proučavanje promjena u sposobnosti Pseudomonas aeruginosa da se takmiče sa fagom nakon blokiranja QS sistema, korištene su i bakterije osjetljive na faga (CRISPR-KO površinski mutanti).

U kontrolnoj grupi, otpornost na faga divljeg tipa Pseudomonas aeruginosa se snizila kako se povećavala gusta faga. Međutim, za razliku od očekivanog rezultata da će QSI smanjiti otpor Pseudomonas aeruginosa, kada je dodano 100μM baicaleina, povećana je otpornost Pseudomonas aeruginosa na fag. Kada phage-osjetljive bakterije zaraze 104pfu ili 107pfu faga, njihov otpor se značajno povećava. Osim toga, rezultati istraživanja pokazuju da kada je QS sistem Pseudomonas aeruginosa inhibiran, fagu je teško zaraziti domaćina. Kada je QS sistem bio inhibiran, relativna kondicija Pseudomonas aeruginosa u okruženju od 106 pfu faga se značajno povećala. U ovoj studiji, QSI je uticao na izražavanje fimbrije tipa bakterijskog tipa IV, što je dovelo do odlaganja lize bakterijskih kultura, smanjenja stope adsorpcije faga i olakšavanja evolucije fage otpornosti u bakterijskom CRISPR imunskom sistemu. Stoga QSI smanjuje specifičan terapijskog efekta infektivnog pili tipa faga na Pseudomonas aeruginosa.