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，当细菌活跃地产生致病因子时就会发生急性感染，但在这个阶段它们对抗生素高度敏感。另一方面，当形成生物膜时，虽然致病因子的产生减少，但获得了抗菌剂耐药性，从而不能获得抗菌剂的充分效果，导致慢性感染。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避抗生素的杀菌作用，这与涉及基因突变的耐药细菌不同，这是一种极其复杂的生存策略，其中一个群体的某些成员得以生存。因此，尽管毒力因子的产生与抗菌素耐药性之间存在权衡关系，但其机制尚不清楚。群体感应系统是一种细胞密度检测机制，已知在致病因子的产生中发挥重要作用，并且在生物膜形成中也发挥重要作用。然而，群体感应系统在抗菌素耐药性中的作用并不大。我们发现，在铜绿假单胞菌中，参与抗菌素耐药性的操纵子也可能参与毒力因子的产生。在本研究中，我们假设该操纵子控制毒力因子产生和抗菌素耐药性之间的权衡，我们的目的是验证这一假设并阐明其调节机制。今年，我们利用PEG生物膜法和菌落生物膜法分析了这些基因在生物膜中的表达，发现它们的表达是在生物膜形成过程中被诱导的。