Інгібітори відчуття кворуму: Внесок у розвиток фагостійкості Pseudomonas aeruginosa на основі імунної системи CRISPR

Стійкість до протимікробних препаратів є важливою проблемою клінічного лікування, а синьогнійна паличка є потенційною мішенню для зараження фаговірусом після операції. Лабораторні дослідження показали, що Pseudomonas aeruginosa використовує гени адаптивної імунної системи CRISPR-Cas для формування імунної пам’яті до бактеріофагів та інших паразитичних ДНК, швидко еволюціонує у складному природному середовищі та розвиває стійкість до бактеріофагів, обмежуючи таким чином використання фаготерапії. Останні дослідження показали, що система кворумного зондування (QS) регулює експресію імунної системи CRISPR-Cas Pseudomonas aeruginosa. Система QS Pseudomonas aeruginosa складається з LasIR та RhlIR, які можуть регулювати вираження таких фізіологічних функцій, як імунна система CRISPR-Cas, вірулентність та біоплівка. LasIR регулює експресію сигнальної молекули 3-оксо-C12-гомосеринового лактону (3OC12-HSL), RhlIR регулює експресію сигнальної молекули C4-гомосеринового лактону (C4-HSL). Тому дослідники припускають, що використання інгібіторів чутливості кворуму (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) може обмежити еволюцію Pseudomonas aeruginosa на основі імунних локусів CRISPR та застосувати їх до клінічних досліджень.

У цьому дослідженні дослідники використовували Baicalein як QSI для вивчення його впливу на резистентність до фагів на основі CRISPR на основі Pseudomonas aeruginosa (DMS3vir). Одночасно був сконструйований мутантний штам гена QS Pseudomonas aeruginosa, щоб мутантний штам не міг продукувати 3OC12-HSL та C4-HSL. Доповнюючи 3OC12-HSL та C4-HSL, було проаналізовано еволюцію фагостійкості Pseudomonas aeruginosa на основі імунної системи CRISPR-Cas. Механізм дослідження фагової адсорбції та кліренсу Pseudomonas aeruginosa. Крім того, чутливі до фагів бактерії (CRISPR-KO) та фагорезистентні бактерії (поверхневі мутанти CRISPR-KO) були використані в якості контролю для вивчення змін у здатності Pseudomonas aeruginosa конкурувати з фагом після блокування системи QS.

У контрольній групі стійкість до фагів дикого типу Pseudomonas aeruginosa знижувалась із збільшенням щільності фагів. Однак, на відміну від очікуваного результату, що QSI зменшить опірність Pseudomonas aeruginosa, коли було додано 100 мкМ байкалеїну, стійкість Pseudomonas aeruginosa до фагу зросла. Коли фагочутливі бактерії заражають фаг 104 пфу або 107 пфу, їх стійкість значно зростає. Крім того, результати досліджень показують, що коли система QS Pseudomonas aeruginosa інгібується, фагу важко заразити господаря. Коли система QS була пригнічена, відносна пристосованість Pseudomonas aeruginosa до середовища фага 106 pfu значно зросла. У цьому дослідженні QSI впливав на експресію фімбрій бактерій IV типу, що призводило до уповільненого лізису бактеріальних культур, зменшуючи швидкість адсорбції фагів та полегшуючи еволюцію резистентності фагів у імунній системі бактерій CRISPR. Тому QSI зменшує специфічний терапевтичний ефект інфекційного фага типу пілі на Pseudomonas aeruginosa.