สารยับยั้งการตรวจจับโควรัม: มีส่วนช่วยในการวิวัฒนาการของการต้านทาน phage ของ Pseudomonas aeruginosa ตามระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR

ความต้านทานต่อการต้านจุลชีพเป็นปัญหาสําคัญในการรักษาทางคลินิกและ Pseudomonas aeruginosa เป็นเป้าหมายที่เป็นไปได้สําหรับการติดเชื้อไวรัส phage หลังการผ่าตัด การศึกษาในห้องปฏิบัติการพบว่า Pseudomonas aeruginosa ใช้ยีนระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับได้ CRISPR-Cas เพื่อสร้างหน่วยความจําภูมิคุ้มกันให้กับแบคทีเรียและดีเอ็นเอปรสิตอื่น ๆ พัฒนาอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่ซับซ้อนและพัฒนาความต้านทานแบคทีเรียจึง จํากัด การใช้การรักษาด้วย phage การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าระบบการตรวจจับโควรัม (QS) ควบคุมการแสดงออกของระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR-Cas ของ Pseudomonas aeruginosa ระบบ QS ของ Pseudomonas aeruginosa ประกอบด้วย LasIR และ RhlIR ซึ่งสามารถควบคุมการแสดงออกของฟังก์ชั่นทางสรีรวิทยาเช่นระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR-Cas, ไวรัสและไบโอฟิล์ม LasIR ควบคุมการแสดงออกของ 3-oxo-C12-homoserine แลคโตน (3OC12-HSL) ส่งสัญญาณโมเลกุล RhlIR ควบคุมการแสดงออกของ C4-homoserine แลคโตน (C4-HSL) ส่งสัญญาณโมเลกุล. ดังนั้นนักวิจัยคาดการณ์ว่าการใช้สารยับยั้งการตรวจจับโควรัมทางการแพทย์ (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) สามารถ จํากัด วิวัฒนาการของ Pseudomonas aeruginosa ตาม LOCI ภูมิคุ้มกัน CRISPR และนําไปใช้กับการวิจัยทางคลินิก

ในการศึกษานี้นักวิจัยใช้ Baicalein เป็น QSI เพื่อศึกษาผลกระทบต่อความต้านทานต่อ pseudomonas aeruginosa CRISPR (DMS3vir) ในเวลาเดียวกันสายพันธุ์กลายพันธุ์ยีน QS ของ Pseudomonas aeruginosa ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สายพันธุ์กลายพันธุ์ไม่สามารถผลิต 3OC12-HSL และ C4-HSL โดยการเสริม 3OC12-HSL และ C4-HSL วิวัฒนาการของความต้านทาน phage ของ Pseudomonas aeruginosa ขึ้นอยู่กับระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR-Cas ได้รับการวิเคราะห์ กลไกในการศึกษาความสามารถในการดูดซับ phage และความสามารถในการกวาดล้างของ Pseudomonas aeruginosa นอกจากนี้ยังมีการใช้แบคทีเรียที่ไวต่อ phage (CRISPR-KO) และแบคทีเรียที่ทนต่อ phage (การกลายื้อรนผิว CRISPR-KO) ถูกใช้เป็นตัวควบคุมเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงความสามารถของ Pseudomonas aeruginosa เพื่อแข่งขันกับ phage หลังจากระบบ QS ถูกบล็อก

ในกลุ่มควบคุมความต้านทาน phage ชนิดป่าของ Pseudomonas aeruginosa ลดลงเมื่อความหนาแน่นของ phage เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามซึ่งแตกต่างจากผลลัพธ์ที่คาดหวังว่า QSI จะลดความต้านทานของ Pseudomonas aeruginosa เมื่อมีการเพิ่ม baicalein 100μM ความต้านทานของ Pseudomonas aeruginosa ต่อ phage เพิ่มขึ้น เมื่อแบคทีเรียที่ไวต่อ phage ติดเชื้อ 104pfu หรือ 107pfu phage ความต้านทานของยาจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ นอกจากนี้ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อระบบ QS ของ Pseudomonas aeruginosa ถูกยับยั้งมันเป็นเรื่องยากสําหรับ phage ที่จะติดเชื้อโฮสต์ เมื่อระบบ QS ถูกยับยั้งสมรรถภาพสัมพัทธ์ของ Pseudomonas aeruginosa ในสภาพแวดล้อมของ 106 pfu phage เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ ในการศึกษานี้ QSI มีผลต่อการแสดงออกของแบคทีเรียชนิด IV fimbriae ซึ่งนําไปสู่การสลายตัวของวัฒนธรรมแบคทีเรียล่าช้าลดอัตราการดูดซับ phage และอํานวยความสะดวกในการวิวัฒนาการของความต้านทาน phage ในระบบภูมิคุ้มกัน CRISPR ของแบคทีเรีย ดังนั้น QSI จึงลดผลการรักษาที่เฉพาะเจาะจงของ phage ชนิดพิไลติดเชื้อใน Pseudomonas aeruginosa