Inhibitor penginderaan kuorum: Menyumbang kepada evolusi ketahanan fage Pseudomonas aeruginosa berdasarkan sistem imun CRISPR

Rintangan antimikroba adalah masalah penting dalam rawatan klinikal, dan Pseudomonas aeruginosa adalah sasaran yang berpotensi untuk jangkitan virus phage setelah pembedahan. Kajian makmal mendapati bahawa Pseudomonas aeruginosa menggunakan gen sistem imun adaptif CRISPR-Cas untuk menghasilkan memori imun terhadap bakteriofag dan DNA parasit lain, berkembang pesat dalam persekitaran semula jadi yang kompleks dan mengembangkan ketahanan bakteriofag, sehingga membatasi penggunaan terapi fag. Kajian terbaru menunjukkan bahawa sistem Sensing Kuorum (QS) mengatur ekspresi sistem imun CRISPR-Cas Pseudomonas aeruginosa. Sistem QS Pseudomonas aeruginosa terdiri daripada LasIR dan RhlIR, yang dapat mengatur ekspresi fungsi fisiologi seperti sistem imun CRISPR-Cas, virulensi, dan biofilm. LasIR mengatur ekspresi molekul isyarat 3-oxo-C12-homoserine lactone (3OC12-HSL), RhlIR mengatur ekspresi molekul isyarat C4-homoserine lactone (C4-HSL). Oleh itu, para penyelidik berspekulasi bahawa penggunaan inhibitor penginderaan kuorum perubatan (Inhibitor Sensing Kuorum, QSI) dapat membatasi evolusi Pseudomonas aeruginosa berdasarkan lokasi kekebalan CRISPR dan menerapkannya pada penyelidikan klinikal.

Dalam kajian ini, para penyelidik menggunakan Baicalein sebagai QSI untuk mengkaji kesannya terhadap ketahanan phage (DMS3vir) berasaskan Pseudomonas aeruginosa CRISPR. Pada masa yang sama, strain mutan gen QS dari Pseudomonas aeruginosa dibina sehingga strain mutan tidak dapat menghasilkan 3OC12-HSL dan C4-HSL. Dengan menambah 3OC12-HSL dan C4-HSL, evolusi ketahanan fage Pseudomonas aeruginosa berdasarkan sistem imun CRISPR-Cas dianalisis. Mekanisme untuk mengkaji keupayaan penjerapan fasa dan pelepasan Pseudomonas aeruginosa. Di samping itu, bakteria peka phage (CRISPR-KO) dan bakteria tahan phage (CRISPR-KO permukaan mutan) digunakan sebagai kawalan untuk mengkaji perubahan kemampuan Pseudomonas aeruginosa untuk bersaing dengan phage setelah sistem QS disekat.

Dalam kumpulan kawalan, rintangan phage jenis liar Pseudomonas aeruginosa menurun ketika ketumpatan phage meningkat. Namun, tidak seperti hasil yang diharapkan QSI akan mengurangkan daya tahan Pseudomonas aeruginosa, ketika ditambahkan 100μM baicalein, rintangan Pseudomonas aeruginosa terhadap phage meningkat. Apabila bakteria sensitif phage menjangkiti 104pfu atau 107pfu phage, daya tahannya meningkat dengan ketara. Di samping itu, hasil penyelidikan menunjukkan bahawa apabila sistem QS Pseudomonas aeruginosa dihambat, sukar bagi fag untuk menjangkiti inang. Apabila sistem QS dihambat, kecergasan relatif Pseudomonas aeruginosa di persekitaran 106 pfu phage meningkat dengan ketara. Dalam kajian ini, QSI mempengaruhi ekspresi fimbriae jenis IV bakteria, yang menyebabkan berlakunya lisis kultur bakteria, mengurangkan kadar penjerapan fag, dan memfasilitasi evolusi ketahanan fag dalam sistem imun bakteria CRISPR. Oleh itu, QSI mengurangkan kesan terapeutik khusus fage jenis pili berjangkit pada Pseudomonas aeruginosa.