クオラムセンシング阻害剤：CRISPR免疫システムに基づく緑膿菌のファージ耐性の進化に貢献します

抗菌薬耐性は臨床治療における重要な問題であり、緑膿菌は手術後のファージウイルス感染の潜在的な標的です。 実験室での研究によると、緑膿菌はCRISPR-Cas適応免疫系遺伝子を使用して、バクテリオファージやその他の寄生DNAに対する免疫記憶を生成し、複雑な自然環境で急速に進化し、バクテリオファージ耐性を発達させるため、ファージ療法の使用が制限されます。 最近の研究では、クオラムセンシング（QS）システムが緑膿菌のCRISPR-Cas免疫システムの発現を調節していることが示されています。 緑膿菌のQSシステムは、LasIRとRhlIRで構成されており、CRISPR-Cas免疫システム、病原性、バイオフィルムなどの生理学的機能の発現を調節することができます。 LasIRは3-oxo-C12-homoserineラクトン（3OC12-HSL）シグナル伝達分子の発現を調節し、RhlIRはC4-homoserineラクトン（C4-HSL）シグナル伝達分子の発現を調節します。 したがって、研究者は、医療用クオラムセンシング阻害剤（クオラムセンシング阻害剤、QSI）の使用が、CRISPR免疫遺伝子座に基づく緑膿菌の進化を制限し、それらを臨床研究に適用できると推測しています。

この研究では、研究者はバイカレインをQSIとして使用して、緑膿菌CRISPRベースのファージ（DMS3vir）耐性に対するその影響を研究しました。 同時に、緑膿菌のQS遺伝子変異株を構築し、変異株が3OC12-HSLおよびC4-HSLを産生できないようにした。 3OC12-HSLおよびC4-HSLを補足することにより、CRISPR-Cas免疫系に基づく緑膿菌のファージ耐性の進化を分析しました。 緑膿菌のファージ吸着およびクリアランス能力を研究するメカニズム。 さらに、ファージ感受性細菌（CRISPR-KO）およびファージ耐性細菌（CRISPR-KO表面変異体）をコントロールとして使用して、QSシステムがブロックされた後の緑膿菌がファージと競合する能力の変化を研究しました。

対照群では、緑膿菌の野生型ファージ耐性は、ファージ密度が増加するにつれて減少した。 しかし、QSIが緑膿菌の耐性を低下させるという予想された結果とは異なり、100μMのバイカレインを添加すると、緑膿菌のファージに対する耐性が増加しました。 ファージ感受性細菌が104pfuまたは107pfuファージに感染すると、それらの耐性が大幅に増加します。 さらに、研究結果は、緑膿菌のQSシステムが阻害されると、ファージが宿主に感染することを困難にすることを示しています。 QSシステムが阻害されると、106pfuファージの環境における緑膿菌の相対的な適応度が大幅に増加しました。 この研究では、QSIは細菌のIV型線毛の発現に影響を及ぼし、細菌培養物の溶解を遅らせ、ファージ吸着の速度を低下させ、細菌のCRISPR免疫系におけるファージ耐性の進化を促進しました。 したがって、QSIは、緑膿菌に対する感染性線毛型ファージの特定の治療効果を低下させます。