Inibidores de detecção de quorum: contribuem para a evolução da resistência a fagos de Pseudomonas aeruginosa com base no sistema imunológico CRISPR

A resistência antimicrobiana é um problema importante no tratamento clínico, e Pseudomonas aeruginosa é um alvo potencial para infecção por vírus fago após a cirurgia. Estudos de laboratório descobriram que Pseudomonas aeruginosa usa genes do sistema imunológico adaptativo CRISPR-Cas para gerar memória imunológica para bacteriófagos e outros DNA parasitários, evoluir rapidamente em um ambiente natural complexo e desenvolver resistência a bacteriófagos, limitando assim o uso da terapia fágica. Estudos recentes têm mostrado que o sistema Quorum Sensing (QS) regula a expressão do sistema imunológico CRISPR-Cas de Pseudomonas aeruginosa. O sistema QS de Pseudomonas aeruginosa consiste em LasIR e RhlIR, que podem regular a expressão de funções fisiológicas como o sistema imunológico CRISPR-Cas, virulência e biofilme. LasIR regula a expressão da molécula de sinalização 3-oxo-C12-homoserina lactona (3OC12-HSL), RhlIR regula a expressão da molécula de sinalização C4-homoserina lactona (C4-HSL). Portanto, os pesquisadores especulam que o uso de inibidores de quorum sensing médicos (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) pode limitar a evolução de Pseudomonas aeruginosa com base em loci imunes CRISPR e aplicá-los à pesquisa clínica.

Neste estudo, os pesquisadores usaram Baicalein como QSI para estudar seu efeito na resistência a fagos baseados em CRISPR de Pseudomonas aeruginosa (DMS3vir). Ao mesmo tempo, uma cepa mutante do gene QS de Pseudomonas aeruginosa foi construída de modo que a cepa mutante não pudesse produzir 3OC12-HSL e C4-HSL. Ao suplementar 3OC12-HSL e C4-HSL, a evolução da resistência a fagos de Pseudomonas aeruginosa com base no sistema imunológico CRISPR-Cas foi analisada. Mecanismo para estudar as capacidades de adsorção e depuração de fagos de Pseudomonas aeruginosa. Além disso, bactérias sensíveis a fagos (CRISPR-KO) e bactérias resistentes a fagos (mutantes de superfície CRISPR-KO) foram usadas como controles para estudar as alterações na capacidade de Pseudomonas aeruginosa de competir com o fago após o sistema QS ser bloqueado.

No grupo de controle, a resistência do fago de tipo selvagem de Pseudomonas aeruginosa diminuiu conforme a densidade do fago aumentou. No entanto, ao contrário do resultado esperado de que o QSI reduziria a resistência de Pseudomonas aeruginosa, quando baicaleína 100μM foi adicionada, a resistência de Pseudomonas aeruginosa ao fago aumentou. Quando bactérias sensíveis a fagos infectam fagos de 104pfu ou 107pfu, sua resistência aumenta significativamente. Além disso, os resultados da pesquisa mostram que quando o sistema QS de Pseudomonas aeruginosa é inibido, é difícil para o fago infectar o hospedeiro. Quando o sistema QS foi inibido, a aptidão relativa de Pseudomonas aeruginosa no ambiente de 106 fago pfu aumentou significativamente. Neste estudo, o QSI afetou a expressão de fímbrias bacterianas do tipo IV, levando a lise retardada de culturas bacterianas, reduzindo a taxa de adsorção de fago e facilitando a evolução da resistência de fago no sistema imunológico CRISPR bacteriano. Portanto, o QSI reduz o efeito terapêutico específico do fago do tipo pili infeccioso em Pseudomonas aeruginosa.