Inhibitori osjetljivosti kvoruma: Doprinose evoluciji otpornosti na fage Pseudomonas aeruginosa na temelju imunološkog sustava CRISPR

Otpornost na antibiotike važan je problem u kliničkom liječenju, a Pseudomonas aeruginosa potencijalna je meta infekcije fag virusom nakon operacije. Laboratorijske studije otkrile su da Pseudomonas aeruginosa koristi gene adaptivnog imunološkog sustava CRISPR-Cas za generiranje imunološke memorije na bakteriofage i drugu parazitsku DNA, brzo se razvija u složenom prirodnom okruženju i razvija otpornost na bakteriofage, čime se ograničava upotreba terapije fazima. Nedavne studije pokazale su da Quorum Sensing (QS) sustav regulira ekspresiju imunološkog sustava CRISPR-Cas Pseudomonas aeruginosa. QS sustav Pseudomonas aeruginosa sastoji se od LasIR-a i RhlIR-a, koji mogu regulirati izražavanje fizioloških funkcija, poput imunološkog sustava CRISPR-Cas, virulencije i biofilma. LasIR regulira ekspresiju signalne molekule 3-okso-C12-homoserin laktona (3OC12-HSL), RhlIR regulira ekspresiju signalne molekule C4-homoserin laktona (C4-HSL). Stoga istraživači nagađaju da upotreba medicinskih inhibitora osjetljivosti kvoruma (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) može ograničiti razvoj Pseudomonas aeruginosa na temelju imunoloških lokusa CRISPR -a i primijeniti ih na klinička istraživanja.

U ovoj studiji, istraživači su koristili Baicalein kao QSI za proučavanje njegovog učinka na otpornost na fage (DMS3vir) na bazi Pseudomonas aeruginosa CRISPR. Istodobno, konstruiran je mutantni soj Qse gena Pseudomonas aeruginosa tako da mutirani soj ne može proizvesti 3OC12-HSL i C4-HSL. Dopunom 3OC12-HSL i C4-HSL analizirana je evolucija otpornosti na fage Pseudomonas aeruginosa na temelju imunološkog sustava CRISPR-Cas. Mehanizam za proučavanje sposobnosti adsorpcije i uklanjanja faga Pseudomonas aeruginosa. Osim toga, bakterije osjetljive na fag (CRISPR-KO) i bakterije otporne na fag (površinski mutanti CRISPR-KO) korištene su kao kontrole za proučavanje promjena u sposobnosti Pseudomonas aeruginosa da se natječe s fagom nakon blokiranja QS sustava.

U kontrolnoj skupini, otpornost faga na divlji tip Pseudomonas aeruginosa smanjivala se s povećanjem gustoće faga. Međutim, za razliku od očekivanog rezultata da bi QSI smanjio rezistenciju Pseudomonas aeruginosa, kada je dodano 100 μM baicaleina, povećala se otpornost Pseudomonas aeruginosa na fag. Kada bakterije osjetljive na fage inficiraju 104 pfu ili 107 pfu faga, njihova se otpornost značajno povećava. Osim toga, rezultati istraživanja pokazuju da je, kada je QS sustav Pseudomonas aeruginosa inhibiran, fag teško zaraziti domaćina. Kada je inhibiran QS sustav, relativna sposobnost Pseudomonas aeruginosa u okolini od 106 pfu faga značajno se povećala. U ovoj studiji, QSI je utjecao na ekspresiju bakterijskih fimbrija tipa IV, što je dovelo do odgođene lize bakterijskih kultura, smanjilo brzinu adsorpcije faga i olakšalo evoluciju rezistencije faga u imunološkom sustavu bakterije CRISPR. Stoga QSI smanjuje specifični terapeutski učinak infektivnog faga tipa pili na Pseudomonas aeruginosa.