Inhibidors de la detecció del quòrum: contribueixen a l’evolució de la resistència als fagos de Pseudomonas aeruginosa basada en el sistema immunitari CRISPR

La resistència als antimicrobians és un problema important en el tractament clínic i Pseudomonas aeruginosa és un objectiu potencial de la infecció pel virus dels fagos després de la cirurgia. Estudis de laboratori han trobat que Pseudomonas aeruginosa utilitza gens del sistema immunitari adaptatiu CRISPR-Cas per generar memòria immune als bacteriòfags i altres ADN paràsits, evoluciona ràpidament en un entorn natural complex i desenvolupa resistència als bacteriòfags, limitant així l’ús de la teràpia de fagos. Estudis recents han demostrat que el sistema Quorum Sensing (QS) regula l’expressió del sistema immunitari CRISPR-Cas de Pseudomonas aeruginosa. El sistema QS de Pseudomonas aeruginosa està format per LasIR i RhlIR, que poden regular l’expressió de funcions fisiològiques com el sistema immunitari CRISPR-Cas, la virulència i el biofilm. LasIR regula l’expressió de la molècula de senyalització de 3-oxo-C12-homoserina lactona (3OC12-HSL), RhlIR regula l’expressió de la molècula de senyalització de lactona C4-homoserina (C4-HSL). Per tant, els investigadors especulen que l’ús d’inhibidors mèdics de detecció del quòrum (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) pot limitar l’evolució de Pseudomonas aeruginosa basada en locus immunes CRISPR i aplicar-los a la investigació clínica.

En aquest estudi, els investigadors van utilitzar la Baicaleina com a QSI per estudiar el seu efecte sobre la resistència als fagos basats en CRISPR (DMS3vir) de Pseudomonas aeruginosa. Al mateix temps, es va construir una soca mutant del gen QS de Pseudomonas aeruginosa de manera que la soca mutant no pogués produir 3OC12-HSL i C4-HSL. Complementant 3OC12-HSL i C4-HSL, es va analitzar l’evolució de la resistència als fagos de Pseudomonas aeruginosa basada en el sistema immunitari CRISPR-Cas. Mecanisme per estudiar les capacitats d’adsorció i eliminació de fagos de Pseudomonas aeruginosa. A més, es van utilitzar bacteris sensibles als fagos (CRISPR-KO) i bacteris resistents als fagos (mutants superficials CRISPR-KO) com a controls per estudiar els canvis en la capacitat de Pseudomonas aeruginosa per competir amb els fagos després del bloqueig del sistema QS.

En el grup control, la resistència als fagos de tipus salvatge de Pseudomonas aeruginosa va disminuir a mesura que augmentava la densitat de fagos. Tanmateix, a diferència del resultat esperat que QSI reduiria la resistència de Pseudomonas aeruginosa, quan es va afegir 100 μM baicaleïna, la resistència de Pseudomonas aeruginosa al fagi va augmentar. Quan els bacteris sensibles al fagi infecten 104 ffu o 107 ffu, la seva resistència augmenta significativament. A més, els resultats de la investigació mostren que quan s’inhibeix el sistema QS de Pseudomonas aeruginosa és difícil que el fagi infecti l’hoste. Quan es va inhibir el sistema QS, la relativa aptitud de Pseudomonas aeruginosa a l’entorn de 106 pfu de fagos va augmentar significativament. En aquest estudi, QSI va afectar l’expressió de les fimbries bacterianes de tipus IV, cosa que va provocar una retardada lisi dels cultius bacterians, reduint la velocitat d’adsorció dels fagos i facilitant l’evolució de la resistència als fagos en el sistema immunitari CRISPR bacterià. Per tant, QSI redueix l’efecte terapèutic específic del fagi de tipus pili infecciós sobre Pseudomonas aeruginosa.