緑膿菌における病原性、抗菌薬抵抗性のトレードオフ機構の解明

阐明铜绿假单胞菌致病性和抗菌素耐药性之间的权衡机制

基本信息

批准号：
22K08613
负责人：
村上圭史
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kawasaki University of Medical Welfare
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

細菌感染症において、細菌が活発に病原因子を産生すると急性感染症が惹起されるが、この段階では抗菌薬に対する感受性が高い。一方、バイオフィルムが形成されると、病原因子の産生は低下するものの、抗菌薬抵抗性を獲得するため、抗菌薬の十分な効果が得られず慢性感染症となる。抗菌薬抵抗性とは、遺伝子の変異を伴う耐性菌とは異なり、遺伝子発現の異なる細胞が一時的に抗菌薬の殺菌作用から免れる現象であり、単細胞生物である細菌があたかも多細胞生物のように振る舞い、集団の中で一部のものが生き残る非常に高度な生存戦略である。このように、病原因子の産生と抗菌薬抵抗性はトレードオフの関係となるものの、そのメカニズムは不明である。病原因子の産生については、細胞密度探知機構であるQuorum sensing systemが、重要な役割を果たすことが知られており、バイオフィルム形成にも重要な役割を果たしている。しかし、抗菌薬抵抗性におけるQuorum sensing systemの役割はそれほど大きいものではない。我々は、緑膿菌において、抗菌薬抵抗性に関与するオペロンが、病原因子の産生にも関わっている可能性を見出した。本研究では、このオペロンが病原因子産生／抗菌薬抵抗性のトレードオフを制御している、という仮説を立て、検証を行い、その制御機構を解明することを目的としている。今年度は、ペグバイオフィルム法やコロニーバイオフィルム法を用いて、バイオフィルム中でこれらの遺伝子の発現を解析し、バイオフィルム形成において、発現が誘導されることを見出した。

在细菌感染中，细菌中致病因子的积极产生会引起急性感染，但在此阶段，它们非常容易受到抗生素的影响。另一方面，当形成生物膜时，致病因子的产生减少，但是随着抗生素耐药性，无法充分实现抗生素，从而导致慢性感染。与涉及基因突变的抗性细菌不同，抗生素耐药性是一种现象，其中具有不同基因表达的细胞暂时逃脱了抗生素的杀菌作用，并且是一种非常先进的生存策略，在这种策略中，细菌（单细胞生物体）是单细胞生物，其表现为多细胞生物体，并且在人群中的某些生存。因此，尽管发病因子和抗生素耐药性的产生是一种权衡关系，但该机制的机制尚不清楚。在致病因素的产生中，已知群体传感系统（一种细胞密度检测机制）起着重要作用，并且在生物膜形成中起着重要作用。但是，法定感应系统在抗生素耐药性中的作用并不是特别大。我们发现，在铜绿假单胞菌中，涉及抗生素耐药性的操纵子也可能参与致病因素的产生。这项研究旨在创建和检验该操纵子控制致病因子产生和抗生素耐药性之间的权衡并阐明其控制机制的假设。今年，我们使用PEG生物膜和菌落生物膜方法分析了这些基因在生物膜中的表达，发现在生物膜形成中诱导了表达。