Inhibidores de detección de quórum: contribuyen a la evolución de la resistencia a los fagos de Pseudomonas aeruginosa basado en el sistema inmunológico CRISPR

La resistencia a los antimicrobianos es un problema importante en el tratamiento clínico y Pseudomonas aeruginosa es un objetivo potencial para la infección por virus fagos después de la cirugía. Los estudios de laboratorio han encontrado que Pseudomonas aeruginosa usa genes del sistema inmunológico adaptativo CRISPR-Cas para generar memoria inmune a los bacteriófagos y otros ADN parásitos, evolucionar rápidamente en un entorno natural complejo y desarrollar resistencia a los bacteriófagos, lo que limita el uso de la terapia con fagos. Estudios recientes han demostrado que el sistema Quorum Sensing (QS) regula la expresión del sistema inmunológico CRISPR-Cas de Pseudomonas aeruginosa. El sistema QS de Pseudomonas aeruginosa consta de LasIR y RhlIR, que pueden regular la expresión de funciones fisiológicas como el sistema inmunológico CRISPR-Cas, la virulencia y la biopelícula. LasIR regula la expresión de la molécula de señalización de 3-oxo-C12-homoserina lactona (3OC12-HSL), RhlIR regula la expresión de la molécula de señalización de C4-homoserina lactona (C4-HSL). Por lo tanto, los investigadores especulan que el uso de inhibidores de detección de quórum médicos (inhibidores de detección de quórum, QSI) puede limitar la evolución de Pseudomonas aeruginosa basada en loci inmunes CRISPR y aplicarlos a la investigación clínica.

En este estudio, los investigadores utilizaron Baicalein como QSI para estudiar su efecto sobre la resistencia al fago basado en CRISPR de Pseudomonas aeruginosa (DMS3vir). Al mismo tiempo, se construyó una cepa mutante del gen QS de Pseudomonas aeruginosa de modo que la cepa mutante no pudiera producir 3OC12-HSL y C4-HSL. Al complementar 3OC12-HSL y C4-HSL, se analizó la evolución de la resistencia a fagos de Pseudomonas aeruginosa basada en el sistema inmunológico CRISPR-Cas. Mecanismo para estudiar las capacidades de adsorción y eliminación de fagos de Pseudomonas aeruginosa. Además, se utilizaron bacterias sensibles a los fagos (CRISPR-KO) y bacterias resistentes a los fagos (mutantes de superficie CRISPR-KO) como controles para estudiar los cambios en la capacidad de Pseudomonas aeruginosa para competir con los fagos después de que se bloqueó el sistema QS.

En el grupo de control, la resistencia a fagos de tipo salvaje de Pseudomonas aeruginosa disminuyó a medida que aumentaba la densidad de fagos. Sin embargo, a diferencia del resultado esperado de que QSI reduciría la resistencia de Pseudomonas aeruginosa, cuando se añadió baicaleína 100 μM, la resistencia de Pseudomonas aeruginosa a los fagos aumentó. Cuando las bacterias sensibles a los fagos infectan el fago 104pfu o 107pfu, su resistencia aumenta significativamente. Además, los resultados de la investigación muestran que cuando se inhibe el sistema QS de Pseudomonas aeruginosa, es difícil que el fago infecte al huésped. Cuando se inhibió el sistema QS, la aptitud relativa de Pseudomonas aeruginosa en el entorno del fago de 106 ufp aumentó significativamente. En este estudio, QSI afectó la expresión de fimbrias bacterianas de tipo IV, lo que llevó a una lisis retardada de cultivos bacterianos, reduciendo la tasa de adsorción de fagos y facilitando la evolución de la resistencia de fagos en el sistema inmunológico CRISPR bacteriano. Por tanto, QSI reduce el efecto terapéutico específico del fago infeccioso de tipo pili sobre Pseudomonas aeruginosa.