Quorum sensing inhibitors: Bidra til utviklingen av fagresistens av Pseudomonas aeruginosa basert på CRISPR immunsystem

Antimikrobiell resistens er et viktig problem i klinisk behandling, og Pseudomonas aeruginosa er et potensielt mål for fagvirusinfeksjon etter operasjonen. Laboratoriestudier har funnet ut at Pseudomonas aeruginosa bruker CRISPR-Cas adaptive immunsystemgener for å generere immunminne for bakteriofager og annet parasittisk DNA, utvikle seg raskt i et komplekst naturlig miljø og utvikle bakteriofagresistens, og dermed begrense bruken av fagterapi. Nyere studier har vist at Quorum Sensing (QS) -systemet regulerer uttrykket for CRISPR-Cas-immunsystemet til Pseudomonas aeruginosa. QS-systemet til Pseudomonas aeruginosa består av LasIR og RhlIR, som kan regulere uttrykket av fysiologiske funksjoner som CRISPR-Cas immunsystem, virulens og biofilm. LasIR regulerer uttrykket for 3-oxo-C12-homoserin lakton (3OC12-HSL) signalmolekyl, RhlIR regulerer uttrykket for C4-homoserin lakton (C4-HSL) signalmolekyl. Derfor spekulerer forskere i at bruk av medisinske quorum sensing inhibitors (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) kan begrense utviklingen av Pseudomonas aeruginosa basert på CRISPR immun loci og anvende dem på klinisk forskning.

I denne studien brukte forskerne Baicalein som QSI for å studere effekten på Pseudomonas aeruginosa CRISPR-basert fagmotstand (DMS3vir). På samme tid ble en QS-genmutantstamme av Pseudomonas aeruginosa konstruert slik at mutantstammen ikke kunne produsere 3OC12-HSL og C4-HSL. Ved å supplere 3OC12-HSL og C4-HSL ble utviklingen av fagresistens for Pseudomonas aeruginosa basert på CRISPR-Cas immunsystem analysert. Mekanisme for å studere fag adsorpsjon og klarering evner av Pseudomonas aeruginosa. I tillegg ble fagfølsomme bakterier (CRISPR-KO) og fagresistente bakterier (CRISPR-KO overflatemutanter) brukt som kontroller for å studere endringene i evnen til Pseudomonas aeruginosa til å konkurrere med fag etter at QS-systemet ble blokkert.

I kontrollgruppen minket villtypens fagmotstand mot Pseudomonas aeruginosa etter hvert som fagtettheten økte. I motsetning til det forventede resultatet at QSI ville redusere motstanden til Pseudomonas aeruginosa, da 100μM baicalein ble tilsatt, økte motstanden til Pseudomonas aeruginosa mot fag. Når fagfølsomme bakterier infiserer 104pfu eller 107pfu fag, øker motstanden betydelig. I tillegg viser forskningsresultatene at når QS -systemet til Pseudomonas aeruginosa er hemmet, er det vanskelig for fagen å infisere verten. Da QS -systemet ble hemmet, økte den relative egnetheten til Pseudomonas aeruginosa i miljøet til 106 pfu -fag betydelig. I denne studien påvirket QSI ekspresjonen av bakteriell type IV fimbriae, noe som førte til forsinket lysering av bakteriekulturer, reduserte hastigheten for fagadsorpsjon og lette utviklingen av fagresistens i det bakterielle CRISPR -immunsystemet. Derfor reduserer QSI den spesifikke terapeutiske effekten av infeksiøs pili-type fag på Pseudomonas aeruginosa.