The Impact of the Cystic Fibrosis infection environment on biofilm development of nontuberculous mycobacteria

囊性纤维化感染环境对非结核分枝杆菌生物膜发育的影响

基本信息

项目摘要

Project Summary/Abstract -- DePas The emergence of nontuberculous mycobacteria (NTM) as dangerous, antibiotic resistant pulmonary pathogens is outpacing research into their mechanisms of pathogenesis. Our long-term goal is to characterize NTM in the infection environment and develop new therapeutic approaches aimed at specific in vivo bacterial activities. The objective of this proposal is to directly assess NTM biofilm formation and growth rate in situ and determine how the infection environment impacts these processes. We hypothesize that the spatial and chemical environment of sputum from people with Cystic Fibrosis (CF) sputum supports the formation of antibiotic tolerant, slow-growing NTM biofilms through regulated cellular processes. The rationale for this proposal is that the biofilm state and growth rate of a specific bacterial pathogen can have drastic influences on the efficacy of antibiotics and the host immune response. We will test our central hypothesis with two specific aims: 1) Determine how NTM biofilm formation is regulated by the CF chemical environment and how it impacts antibiotic tolerance and 2) Determine how anoxia-induced dormancy influences physiological tolerance and biofilm formation of NTM. The proposed work will combine three innovative complementary techniques into one coherent strategy for investigating infection-relevant phenotypes such as biofilm formation and dormancy. We will employ a novel tissue clearing/bacterial visualization technique MiPACT-HCR in both aims. In Aim 2, we will also utilize a 3D model of the CF infection environment, the Agar Block Biofilm Assay. We will use a new in vitro aggregation assay that allows us to track and quantify the transition from planktonic cells to biofilms in both Aims. The proposal is significant because it will provide an accurate description of the physiological state of NTM during human infection to inform antibiotic choice and dosage decisions. It is also significant in that it will provide molecular targets for development of anti-biofilm and anti-dormancy strategies against NTM. The expected outcome of this work is a thorough understanding of the structure and prevalence of NTM communities during infection of patients with CF and insight into the mechanistic pathways driving biofilm formation and dormancy. These results will have a positive impact by assisting physicians make more appropriate treatment choices for NTM infections.
项目摘要/摘要 - DEPAS 无结核分枝杆菌(NTM)的出现是危险的,抗生素抗生素的肺 病原体正在超过其对发病机理机制的研究。我们的长期目标是表征 在感染环境中的NTM并开发针对特定体内细菌的新治疗方法 活动。该提案的目的是直接评估NTM生物膜的形成和原位增长率 确定感染环境如何影响这些过程。我们假设空间和 伴有囊性纤维化患者(CF)痰的痰化学环境支持形成 通过调节的细胞过程,抗生素耐受性,生长缓慢的NTM生物膜。理由 提议是特定细菌病原体的生物膜状态和生长速率可能会对 抗生素和宿主免疫反应的功效。我们将用两个特定的特定假设检验中心假设 目的:1)确定如何通过CF化学环境调节NTM生物膜形成 影响抗生素耐受性,2)确定缺氧诱导的休眠如何影响生理耐受性 NTM的生物膜形成。拟议的工作将结合三种创新的互补技术 成为研究与感染相关的表型(例如生物膜形成和)的连贯策略 休眠。我们将在两个目标中采用一种新型的组织清除/细菌可视化技术MIPACT-HCR。 在AIM 2中,我们还将利用CF感染环境的3D模型,即琼脂块生物膜测定法。我们将 使用新的体外聚集测定法,该测定法使我们能够跟踪和量化从浮游细胞到 两个目标的生物膜。该提案很重要,因为它将提供准确的描述 人类感染期间NTM的生理状态为抗生素选择和剂量决策提供了信息。也是 重要的是,它将为抗生物膜和抗疏松策略的发展提供分子靶标 反对NTM。这项工作的预期结果是对结构和普遍性的彻底理解 CF患者感染期间NTM群落的感染以及对机械途径的洞察力 生物膜形成和休眠。这些结果将通过协助医生增加更多的影响 NTM感染的适当治疗选择。

项目成果

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