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新しいファージミスティークが薬剤耐性バイ菌を攻撃!

研究者たちは、アシネトバクター・バウマニイに対して効果的なファージ・ミスティークを分離した。

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ミスティークファージが抗生ミスティークファージが抗生物質耐性のバイ菌と戦う染に対して効果を示してるよ。新しく分離されたファージが、厄介な細菌感
目次

アシネトバクター・バウマニイは、抗生物質に対する耐性が進んでいるため、治療が難しくなってきているバクテリアの一種だよ。このバクテリアは特に病院で深刻な感染症を引き起こすことがあって、医療界にとって大きな懸念になってる。アメリカでは、見つかった株の約63%が複数の薬に耐性があるから、感染症の治療がすごく難しくて、しばしば致命的になっちゃう。A.バウマニイの主な課題の一つは、医療現場で生き延びる能力だね。医療機器や表面、空気中にもいるから、感染が広がりやすいんだ。

こういった問題から、研究者たちはバクテリオファージ(ファージ)を治療法として使えるか調査してる。ファージは特定のバクテリアに感染するウイルスで、他の治療法が失敗したときの最後の手段とされてる。バクテリアとファージの相互作用を理解することが、ファージ治療の効果を高めるために重要なんだ。

微生物モデルシステムの役割

微生物モデルシステムは、バクテリアとファージがどうやって一緒に働くかを研究するために大事だよ。こうした制御された環境では、研究者たちがファージがバクテリアに感染する仕組み、バクテリアが耐性を持つようになる過程、そして一緒に進化する方法についてさまざまなアイデアや理論を試すことができるんだ。また、ファージを治療に利用することについて、どんなリスクがあるかも調べられる。

A. バウマニイについて、研究者たちは多くのファージがカプセル生成が減ったバクテリアを選ぶ傾向があることを発見したよ。このカプセルはバクテリアの周りの保護層で、免疫システムをかわすのに役立つんだ。しかし、特定の株のA.バウマニイ(AB5075)をターゲットにしたファージを分離しようとしたほとんどの試みは、このカプセルがない突然変異体だけをターゲットにするファージが見つかったんだ。

それでも、AB5075は非常に病原性が強く、新しい治療法のテストに役立つから、感染症を研究するモデルとして使われ続けているよ。AB5075の面白いところは、病原性と非病原性の2つのコロニータイプをすぐに切り替えられるところ。こうした切り替えがあると、ターゲットにする効果的なファージを開発するのが難しくなるんだ。バクテリアが迅速に変化すると、ファージに対しての耐性が発生するからね。

バクテリオファージミスティークの分離

この研究では、A.バウマニイをターゲットにした新しいリティックファージ「ミスティーク」を成功裏に分離したんだ。このファージはAB5075だけでなく、さまざまな臨床A.バウマニイ株にも感染できるよ。ミスティークを分離するために、研究者たちは既知のファージを混ぜた生の下水を使った。この混合物は、分離プロセス中の耐性の進化を制限するためのものだったんだ。

分離の中で、研究者たちはいくつかのファージが液体培養でのみA.バウマニイに感染でき、バクテリアの芝地では感染できないことを学んだんだ。これは重要な発見で、実際の条件下でファージがバクテリアを効果的にターゲットできる方法の理解が欠けていたことを示しているんだ。

ファージミスティークの特性

ミスティークは二本鎖DNAファージで、アイコサヘドラルヘッドと柔軟な尾を持っている独特の構造をしている。ゲノムが解析された結果、他の既知のA.バウマニイファージに近い関係にあることがわかったけど、バクテリアの厚いカプセルに結合する能力を助けるユニークな特性もあったんだ。

ミスティークは広い宿主範囲を持っていて、テストされた多様な臨床株の約91.3%に感染できることがわかった。この広い範囲は重要で、ミスティークが多くのA.バウマニイ感染に対して効果的な治療オプションになり得ることを示している。特に液体培養環境で多くの株に感染できる能力が、ファージ治療でのミスティークの可能性を示しているんだ。

ファージ感染におけるカプセルの役割

カプセルは、いくつかのバクテリアを囲む厚い層で、免疫系や時にはファージに対する盾の役割を果たしている。ミスティークがA.バウマニイに効果的に感染するためには、おそらくこのカプセルをターゲットにしているんだ。研究者たちは、ミスティークがどれだけうまく感染するかを見るために、A.バウマニイのさまざまな突然変異体をテストした結果、カプセル生成に関する特定の遺伝子の変異がバクテリアをミスティークに対して耐性を持たせることがわかったんだ。

実験では、カプセル合成遺伝子が破壊されたとき、バクテリアはミスティークに対して感受性が低くなることが示された。しかし、たとえ変異が耐性を付与しても、ミスティークは液体培養でカプセル変異株に部分的に感染できたんだ。この適応力は、ミスティークがA.バウマニイが発展させるいくつかの防御を克服できる可能性があることを示唆しているよ。

テスト条件の重要性

この研究の重要な発見の一つは、ファージテストが行われる環境の重要性だよ。伝統的な方法でバクテリアの芝地を使うと、ファージの感染能力について誤った結論を導くことがある。一方、液体培養でのテストでは、ミスティークが初めに考えていたよりも多くの株に感染できることが明らかになったんだ。

この相違は、研究者たちがファージの感染能力や耐性を評価する方法を再考する必要があることを強調している。ファージとそのバクテリア宿主の相互作用は複雑で、環境条件がこれらの相互作用の結果に大きな影響を与える可能性があるんだ。

ファージ療法への影響

ミスティークが多くのA.バウマニイ株をターゲットにできる能力は、ファージ療法の有力な候補だよ。抗生物質耐性が進行する中で、効果的なファージの選択肢を持つことが、治療が難しい感染症の治療に重要になってくる。

この結果は、バクテリアのカプセルをファージの受容体として注目することで、研究や治療の新たな道が開かれる可能性を示唆している。この洞察は、新しいファージを開発するだけでなく、既存のファージがどのように効果的に使えるかを理解する上でも重要だよ。

結論

新しいファージミスティークの分離と特性評価は、A.バウマニイ感染との戦いにおける重要なステップだね。抗生物質耐性が高まる中で、ファージ療法を含む治療方法を革新することが必要不可欠になる。研究結果は、効果的なファージを見逃さないために環境でのテスト条件に注意を払うべきだと示しているよ。

ミスティークが幅広いA.バウマニイ株に感染できる能力とカプセル防御を克服する潜在能力は、ファージ療法における有望なツールとしての位置づけを強化している。ファージとバクテリアの相互作用のメカニズムを解明し続け、臨床環境でのファージ療法の効果を高めるために、さらなる研究が必要なんだ。

バクテリオファージの生物学やその活動に影響を与える要因を理解することで、耐性バクテリア感染と闘うためのより効果的な戦略を開発できて、将来の患者にとってより良い結果を確保できるようになるよ。

オリジナルソース

タイトル: Environmental differences impact Acinetobacter baumannii phage isolation and infectivity

概要: With the global rise of antimicrobial resistance, phage therapy is increasingly re-gaining traction as a strategy to treat bacterial infections. For phage therapy to be successful however, we first need to isolate appropriate candidate phages for both clinical and experimental research. Acinetobacter baumannii is an opportunistic pathogen known for its ability to rapidly evolve resistance to antibiotics, making it a prime target for phage therapy. Yet phage isolation is often hampered by A. baumanniis ability to rapidly switch between capsular states. Here, we report the discovery and structural characterisation of a novel lytic phage, Mystique. This phage was initially isolated against the wild-type AB5075: a commonly used clinical model strain against which no phage has previously been readily available for the capsulated form. When screening Mystique on 103 highly diverse isolates of A. baumannii, we found that it has a broad host range, being able to infect 85.4% of all tested strains when tested on bacterial lawns - a host range which expanded to 91.3% when tested in liquid culture. This variation between solid and liquid environments on phage infectivity was also observed for several other phages in our collection that were assumed unable to infect AB5075, and capsule negative mutants that initially seemed completely resistant to Mystique proved susceptible when assayed in liquid. Overall, through the discovery of a novel phage we demonstrate how environmental differences can drastically impact phage infectivity with important consequences for phage isolation and characterisation efforts. Author summaryBacterial infections caused by Acinetobacter baumannii are a major global health concern due to high antibiotic resistance, earning it a critical priority pathogen ranking by the WHO. Phage therapy is resurging as a treatment option, with some success against A. baumannii. However, the wild-type clinical model strain used to assess new therapies lacks an available phage, and isolating phages for A. baumannii is challenging due to its complex capsule. Here, we report the discovery of a novel lytic phage, Mystique, which exhibits a broad host range, infecting 94 out of 103 tested A. baumannii strains. We conducted genomic sequencing and structural analysis to fully characterise Mystique. Additionally, we found that the testing environment significantly impacts results; some phages that do not form plaques on bacterial lawns can still infect and amplify in liquid cultures of the same strain. Moreover, mutants resistant to Mystique based on plaque assays were susceptible in liquid culture assays. This work underscores the necessity of a multifaceted approach for phage isolation and characterisation, as traditional phage assays may not be sufficient for studying bacteria-phage dynamics in certain bacteria such as A. baumannii.

著者: Ellinor O Alseth, C. Roush, I. Irby, M. Kopylov, D. Bobe, K. Nguyen, H. Xu, A. V. Bryksin, P. N. Rather

最終更新: 2024-07-10 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.10.602838

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.10.602838.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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