Inhibitory snímání kvora: Přispívají k vývoji fágové rezistence Pseudomonas aeruginosa na základě imunitního systému CRISPR

Antimikrobiální rezistence je důležitým problémem klinické léčby a Pseudomonas aeruginosa je potenciálním cílem infekce fágovým virem po operaci. Laboratorní studie zjistily, že Pseudomonas aeruginosa používá geny adaptivního imunitního systému CRISPR-Cas ke generování imunitní paměti vůči bakteriofágům a jiné parazitické DNA, rychle se vyvíjí v komplexním přírodním prostředí a rozvíjí rezistenci vůči bakteriofágům, čímž omezuje používání fágové terapie. Nedávné studie ukázaly, že systém Quorum Sensing (QS) reguluje expresi imunitního systému CRISPR-Cas Pseudomonas aeruginosa. Systém QS Pseudomonas aeruginosa se skládá z LasIR a RhlIR, které mohou regulovat expresi fyziologických funkcí, jako je imunitní systém CRISPR-Cas, virulence a biofilm. LasIR reguluje expresi signální molekuly 3-oxo-C12-homoserin laktonu (3OC12-HSL), RhlIR reguluje expresi signální molekuly C4-homoserin laktonu (C4-HSL). Vědci proto spekulují, že použití inhibitorů snímání lékařského kvora (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) může omezit vývoj Pseudomonas aeruginosa na základě imunitních lokusů CRISPR a aplikovat je na klinický výzkum.

V této studii vědci použili Baicalein jako QSI ke studiu jeho účinku na rezistenci fágů Pseudomonas aeruginosa na bázi CRISPR (DMS3vir). Současně byl zkonstruován genový mutantní kmen QS Pseudomonas aeruginosa tak, aby mutantní kmen nemohl produkovat 3OC12-HSL a C4-HSL. Doplněním 3OC12-HSL a C4-HSL byla analyzována evoluce fágové rezistence Pseudomonas aeruginosa na základě imunitního systému CRISPR-Cas. Mechanismus studia schopnosti fágové adsorpce a clearance Pseudomonas aeruginosa. Kromě toho byly bakterie citlivé na fágy (CRISPR-KO) a bakterie rezistentní na fágy (povrchové mutanty CRISPR-KO) použity jako kontroly ke studiu změn ve schopnosti Pseudomonas aeruginosa soutěžit s fágem poté, co byl zablokován systém QS.

V kontrolní skupině se rezistence vůči fágům divokého typu Pseudomonas aeruginosa snižovala se zvyšující se hustotou fága. Na rozdíl od očekávaného výsledku, že QSI sníží rezistenci Pseudomonas aeruginosa, když se přidá 100 μM baicaleinu, odolnost Pseudomonas aeruginosa vůči fágu se zvýšila. Když bakterie citlivé na fágy nakazí fág 104 pfu nebo 107 pfu, jejich odolnost se výrazně zvýší. Výsledky výzkumu navíc ukazují, že když je systém QS Pseudomonas aeruginosa inhibován, je pro fága obtížné infikovat hostitele. Když byl systém QS inhibován, relativní způsobilost Pseudomonas aeruginosa v prostředí 106 pfu fága se výrazně zvýšila. V této studii QSI ovlivnilo expresi fimbrií bakteriálního typu IV, což vedlo ke zpožděné lýze bakteriálních kultur, snížení rychlosti adsorpce fága a usnadnění vývoje rezistence na fágy v bakteriálním imunitním systému CRISPR. Proto QSI snižuje specifický terapeutický účinek infekčního fága typu pili na Pseudomonas aeruginosa.