Chất ức chế cảm nhận đại đồng tử: Góp phần vào sự tiến hóa của kháng thể thực khuẩn của Pseudomonas aeruginosa dựa trên hệ thống miễn dịch CRISPR

Kháng kháng sinh là một vấn đề quan trọng trong điều trị lâm sàng, và Pseudomonas aeruginosa là một mục tiêu tiềm năng cho nhiễm virus phage sau phẫu thuật. Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã phát hiện ra rằng Pseudomonas aeruginosa sử dụng các gen hệ thống miễn dịch thích ứng CRISPR-Cas để tạo ra bộ nhớ miễn dịch với vi khuẩn và DNA ký sinh trùng khác, tiến hóa nhanh chóng trong môi trường tự nhiên phức tạp và phát triển khả năng kháng vi khuẩn, do đó hạn chế sử dụng liệu pháp thực khuẩn. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng hệ thống Cảm biến Nhóm túc số (QS) điều chỉnh sự biểu hiện của hệ thống miễn dịch CRISPR-Cas của Pseudomonas aeruginosa. Hệ thống QS của Pseudomonas aeruginosa bao gồm LasIR và RhlIR, có thể điều chỉnh sự biểu hiện của các chức năng sinh lý như hệ thống miễn dịch CRISPR-Cas, độc lực và màng sinh học. LasIR điều chỉnh biểu hiện của phân tử tín hiệu 3-oxo-C12-homoserine lactone (3OC12-HSL), RhlIR điều chỉnh biểu hiện của phân tử tín hiệu C4-homoserine lactone (C4-HSL). Do đó, các nhà nghiên cứu suy đoán rằng việc sử dụng các chất ức chế cảm nhận đại số y tế (Chất ức chế cảm biến quorum, QSI) có thể hạn chế sự tiến hóa của Pseudomonas aeruginosa dựa trên loci miễn dịch CRISPR và áp dụng chúng vào nghiên cứu lâm sàng.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng Baicalein làm QSI để nghiên cứu tác dụng của nó đối với kháng thể thực khuẩn dựa trên Pseudomonas aeruginosa CRISPR (DMS3vir). Đồng thời, một chủng đột biến gen QS của Pseudomonas aeruginosa đã được xây dựng để chủng đột biến không thể tạo ra 3OC12-HSL và C4-HSL. Bằng cách bổ sung 3OC12-HSL và C4-HSL, sự tiến hóa của sức đề kháng thể thực khuẩn của Pseudomonas aeruginosa dựa trên hệ thống miễn dịch CRISPR-Cas đã được phân tích. Cơ chế nghiên cứu khả năng hấp phụ và giải phóng mặt bằng của Pseudomonas aeruginosa. Ngoài ra, vi khuẩn nhạy cảm với phage (CRISPR-KO) và vi khuẩn kháng thể thực khuẩn (đột biến bề mặt CRISPR-KO) đã được sử dụng làm đối chứng để nghiên cứu những thay đổi trong khả năng của Pseudomonas aeruginosa để cạnh tranh với thể thực khuẩn sau khi hệ thống QS bị chặn.

Trong nhóm đối chứng, sức đề kháng thể thực khuẩn loại hoang dã của Pseudomonas aeruginosa giảm khi mật độ thực khuẩn tăng lên. Tuy nhiên, không giống như kết quả dự kiến rằng QSI sẽ làm giảm sức đề kháng của Pseudomonas aeruginosa, khi 100μM baicalein được thêm vào, sức đề kháng của Pseudomonas aeruginosa đối với thể thực khuẩn tăng lên. Khi vi khuẩn nhạy cảm với phage lây nhiễm 104pfu hoặc 107pfu phage, sức đề kháng của chúng tăng lên đáng kể. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu cho thấy khi hệ thống QS của Pseudomonas aeruginosa bị ức chế, rất khó để phage lây nhiễm cho vật chủ. Khi hệ thống QS bị ức chế, thể lực tương đối của Pseudomonas aeruginosa trong môi trường 106 phage pfu tăng lên đáng kể. Trong nghiên cứu này, QSI đã ảnh hưởng đến sự biểu hiện của fimbriae loại IV của vi khuẩn, dẫn đến chậm phân tích nuôi cấy vi khuẩn, giảm tỷ lệ hấp phụ phage và tạo điều kiện cho sự tiến hóa của kháng thể thực khuẩn trong hệ thống miễn dịch CRISPR của vi khuẩn. Do đó, QSI làm giảm tác dụng điều trị cụ thể của thực khuẩn loại pili truyền nhiễm trên Pseudomonas aeruginosa.