מעכבי חישה למניין: תורמים להתפתחות עמידות הפאגים של Pseudomonas aeruginosa המבוססים על מערכת החיסון CRISPR

עמידות מיקרוביאלית היא בעיה חשובה בטיפול הקליני, ו- Pseudomonas aeruginosa מהווה יעד פוטנציאלי לזיהום בנגיף הפאג לאחר הניתוח. מחקרי מעבדה מצאו כי Pseudomonas aeruginosa משתמש בגנים של מערכת החיסון ההסתגלותית של CRISPR-Cas כדי לייצר זיכרון חיסוני לבקטריופאגים ולדנ"א טפילי אחר, להתפתח במהירות בסביבה טבעית מורכבת ולפתח עמידות חיידקים, ובכך להגביל את השימוש בטיפול בפאגים. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו שמערכת החישה של Quorum (QS) מסדירה את ביטוי מערכת החיסון CRISPR-Cas של Pseudomonas aeruginosa. מערכת QS של Pseudomonas aeruginosa מורכבת מ- LasIR ו- RhlIR, שיכולות להסדיר את ביטוי התפקודים הפיזיולוגיים כגון מערכת החיסון CRISPR-Cas, ארסיות וביופילם. LasIR מסדיר את הביטוי של מולקולת איתות 3-oxo-C12-homoserine lactone (3OC12-HSL), RhlIR מסדיר את הביטוי של מולקולת איתות C4-homoserine lactone (C4-HSL). לכן, חוקרים משערים כי השימוש במעכבי חישה לקורום רפואי (מעכבי חישה לקוורום, QSI) יכול להגביל את ההתפתחות של Pseudomonas aeruginosa המבוסס על לוקוסים חיסוניים של CRISPR וליישם אותם על מחקר קליני.

במחקר זה, החוקרים השתמשו ב- Baicalein כ- QSI כדי לחקור את השפעתו על עמידות הפאג (DMS3vir) מבוססת Pseudomonas aeruginosa מבוססת CRISPR. במקביל, נבנה זן מוטציה של גן QS של Pseudomonas aeruginosa כך שהזן המוטנטי לא יכול לייצר 3OC12-HSL ו- C4-HSL. על ידי השלמת 3OC12-HSL ו- C4-HSL נותחה התפתחות העמידות הפאגית של Pseudomonas aeruginosa המבוססת על מערכת החיסון CRISPR-Cas. מנגנון לחקר יכולות ספיגת הפאגים והסליקה של Pseudomonas aeruginosa. בנוסף, חיידקים רגישים לפאג (CRISPR-KO) וחיידקים עמידים לפאג (מוטציות משטח CRISPR-KO) שימשו כבקרות לבדיקת השינויים ביכולת של Pseudomonas aeruginosa להתחרות בפאג לאחר שמערכת QS נחסמה.

בקבוצת הביקורת, עמידות הפאגים מסוג פראי של Pseudomonas aeruginosa פחתה ככל שצפיפות הפאגים גדלה. עם זאת, בניגוד לתוצאה הצפויה ש- QSI תפחית את ההתנגדות של Pseudomonas aeruginosa, כאשר נוסף 100 מיקרומטר baicalein, ההתנגדות של Pseudomonas aeruginosa לפאג 'עלתה. כאשר חיידקים רגישים לפאג מדביקים 104pfu או 107pfu phage, עמידותם עולה באופן משמעותי. בנוסף, תוצאות המחקר מראות שכאשר מערכת ה- QS של Pseudomonas aeruginosa מעוכבת, קשה לפאג להדביק את המארח. כאשר מערכת ה- QS נבלמה, כושרם היחסי של Pseudomonas aeruginosa בסביבה של 106 pfu phage עלה באופן משמעותי. במחקר זה, QSI השפיע על הביטוי של fimbriae חיידקים מסוג IV, מה שהוביל לעיכוב של תמונת תרבויות חיידקים, הפחתת קצב ספיחת הפאגים והקלה על התפתחות עמידות הפאגים במערכת החיסון CRISPR החיידקית. לכן, QSI מפחית את ההשפעה הטיפולית הספציפית של פאג מסוג זיהום pili על Pseudomonas aeruginosa.