Quorum sensing inhibitor: Berkontribusi pada evolusi resistensi Pseudomonas aeruginosa berdasarkan sistem kekebalan CRISPR

Resistensi antimikroba adalah masalah penting dalam pengobatan klinis, dan Pseudomonas aeruginosa adalah target potensial untuk infeksi virus setelah operasi. Studi laboratorium telah menemukan bahwa Pseudomonas aeruginosa menggunakan gen sistem kekebalan adaptif CRISPR-Cas untuk menghasilkan memori kekebalan terhadap bakteriofag dan DNA parasit lainnya, berkembang pesat di lingkungan alami yang kompleks dan mengembangkan resistensi bakteriofag, sehingga membatasi penggunaan terapi. Studi terbaru menunjukkan bahwa sistem Quorum Sensing (QS) mengatur ekspresi sistem kekebalan CRISPR-Cas dari Pseudomonas aeruginosa. Sistem QS Pseudomonas aeruginosa terdiri dari LasIR dan RhlIR, yang dapat mengatur ekspresi fungsi fisiologis seperti sistem kekebalan CRISPR-Cas, virulensi, dan biofilm. LasIR mengatur ekspresi molekul pensinyalan 3-oxo-C12-homoserine (3OC12-HSL), RhlIR mengatur ekspresi molekul pensinyalan C4-homoserine (C4-HSL). Oleh karena itu, para peneliti berspekulasi bahwa penggunaan inhibitor penginderaan kuorum medis (Quorum Sensing Inhibitors, QSI) dapat membatasi evolusi Pseudomonas aeruginosa berdasarkan lokus kekebalan CRISPR dan menerapkannya pada penelitian klinis.

Dalam studi ini, para peneliti menggunakan Baicalein sebagai QSI untuk mempelajari pengaruhnya terhadap resistensi pseudomonas aeruginosa CRISPR-based phage (DMS3vir). Pada saat yang sama, strain mutan gen QS dari Pseudomonas aeruginosa dibangun sehingga strain mutan tidak dapat menghasilkan 3OC12-HSL dan C4-HSL. Dengan melengkapi 3OC12-HSL dan C4-HSL, evolusi resistensi Pseudomonas aeruginosa berdasarkan sistem kekebalan CRISPR-Cas dianalisis. Mekanisme untuk mempelajari adsorpsi dan kemampuan clearance Pseudomonas aeruginosa. Selain itu, bakteri peka (CRISPR-KO) dan bakteri tahan (mutan permukaan CRISPR-KO) digunakan sebagai kontrol untuk mempelajari perubahan kemampuan Pseudomonas aeruginosa untuk bersaing dengan setelah sistem QS diblokir.

Pada kelompok kontrol, resistensi tipe liar Pseudomonas aeruginosa menurun karena kepadatan meningkat. Namun, tidak seperti hasil yang diharapkan bahwa QSI akan mengurangi resistensi Pseudomonas aeruginosa, ketika 100μM baicalein ditambahkan, resistensi Pseudomonas aeruginosa terhadap meningkat. Ketika bakteri peka menginfeksi 104pfu atau 107pfu, resistensi mereka meningkat secara signifikan. Selain itu, hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika sistem QS Pseudomonas aeruginosa terhambat, sulit bagi untuk menginfeksi inang. Ketika sistem QS terhambat, kebugaran relatif Pseudomonas aeruginosa di lingkungan 106 pfu meningkat secara signifikan. Dalam penelitian ini, QSI mempengaruhi ekspresi bakteri tipe IV fimbriae, yang menyebabkan keterlambatan lisis kultur bakteri, mengurangi tingkat adsorpsi, dan memfasilitasi evolusi resistensi dalam sistem kekebalan bakteri CRISPR. Oleh karena itu, QSI mengurangi efek terapeutik spesifik dari tipe pili menular pada Pseudomonas aeruginosa.