Αναστολείς ανίχνευσης απαρτίας: Συμβάλλουν στην εξέλιξη της αντίστασης των φάγων της Pseudomonas aeruginosa με βάση το ανοσοποιητικό σύστημα CRISPR

Η αντιμικροβιακή αντοχή είναι ένα σημαντικό πρόβλημα στην κλινική θεραπεία και η Pseudomonas aeruginosa είναι ένας πιθανός στόχος για μόλυνση από ιό φάγου μετά από χειρουργική επέμβαση. Εργαστηριακές μελέτες διαπίστωσαν ότι η Pseudomonas aeruginosa χρησιμοποιεί γονίδια ανοσοποιητικού συστήματος προσαρμογής CRISPR-Cas για να δημιουργήσει ανοσολογική μνήμη σε βακτηριοφάγους και άλλα παρασιτικά DNA, να εξελιχθεί γρήγορα σε πολύπλοκο φυσικό περιβάλλον και να αναπτύξει αντοχή βακτηριοφάγων, περιορίζοντας έτσι τη χρήση φάγων. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι το σύστημα Quorum Sensing (QS) ρυθμίζει την έκφραση του ανοσοποιητικού συστήματος CRISPR-Cas της Pseudomonas aeruginosa. Το σύστημα QS της Pseudomonas aeruginosa αποτελείται από LasIR και RhlIR, τα οποία μπορούν να ρυθμίσουν την έκφραση φυσιολογικών λειτουργιών όπως το ανοσοποιητικό σύστημα CRISPR-Cas, η μολυσματικότητα και το βιοφίλμ. Το LasIR ρυθμίζει την έκφραση του σηματοδοτικού μορίου 3-οξο-C12-ομοσερίνης λακτόνης (3OC12-HSL), το RhlIR ρυθμίζει την έκφραση του μορίου σηματοδότησης C4-ομοσερίνης λακτόνης (C4-HSL). Ως εκ τούτου, οι ερευνητές εικάζουν ότι η χρήση αναστολέων ανίχνευσης απαρτίας (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) μπορεί να περιορίσει την εξέλιξη του Pseudomonas aeruginosa με βάση τους ανοσολογικούς τόπους CRISPR και να τους εφαρμόσει στην κλινική έρευνα.

Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την Baicalein ως QSI για να μελετήσουν την επίδρασή της στην αντοχή του Phage (DMS3vir) που βασίζεται στο Pseudomonas aeruginosa CRISPR. Ταυτόχρονα, ένα μεταλλαγμένο στέλεχος του γονιδίου QS της Pseudomonas aeruginosa κατασκευάστηκε έτσι ώστε το μεταλλαγμένο στέλεχος να μην μπορεί να παράγει 3OC12-HSL και C4-HSL. Με τη συμπλήρωση 3OC12-HSL και C4-HSL, αναλύθηκε η εξέλιξη της αντοχής σε φάγους της Pseudomonas aeruginosa με βάση το ανοσοποιητικό σύστημα CRISPR-Cas. Μηχανισμός μελέτης των δυνατοτήτων προσρόφησης και κάθαρσης των φάγων του Pseudomonas aeruginosa. Επιπλέον, ευαίσθητα σε φάγους βακτήρια (CRISPR-KO) και βακτήρια ανθεκτικά σε φάγους (μεταλλάξεις επιφανείας CRISPR-KO) χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες για τη μελέτη των αλλαγών στην ικανότητα του Pseudomonas aeruginosa να ανταγωνίζεται τον φάγο μετά το μπλοκάρισμα του συστήματος QS.

Στην ομάδα ελέγχου, η αντίσταση φάγου άγριου τύπου της Pseudomonas aeruginosa μειώθηκε καθώς αυξήθηκε η πυκνότητα του φάγου. Ωστόσο, σε αντίθεση με το αναμενόμενο αποτέλεσμα ότι το QSI θα μείωνε την αντίσταση του Pseudomonas aeruginosa, όταν προστέθηκαν 100μM βαϊκαλεΐνη, η αντίσταση του Pseudomonas aeruginosa στον φάγο αυξήθηκε. Όταν τα ευαίσθητα σε φάγους βακτήρια μολύνουν τον φάγο 104pfu ή 107pfu, η αντίστασή τους αυξάνεται σημαντικά. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι όταν ανασταλεί το σύστημα QS της Pseudomonas aeruginosa, είναι δύσκολο για τον φάγο να μολύνει τον ξενιστή. Όταν αναστέλλεται το σύστημα QS, η σχετική ικανότητα του Pseudomonas aeruginosa στο περιβάλλον των 106 pfu φάγων αυξήθηκε σημαντικά. Σε αυτή τη μελέτη, το QSI επηρέασε την έκφραση των βακτηριακών φιμπριών τύπου IV, οδηγώντας σε καθυστερημένη λύση βακτηριακών καλλιεργειών, μειώνοντας το ρυθμό προσρόφησης φάγων και διευκολύνοντας την εξέλιξη της αντίστασης των φάγων στο βακτηριακό ανοσοποιητικό σύστημα CRISPR. Επομένως, το QSI μειώνει την ειδική θεραπευτική επίδραση του μολυσματικού φάγου τύπου pili στο Pseudomonas aeruginosa.