미생물군집 - 닝보 SCR 촉매 그룹 유한 공사

npj Biofilms and Microbiome 8권, 기사 번호: 70(2022) 이 기사 인용

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미생물군집은 그 복잡성과 다양성으로 인해 생명공학적 활용, 특히 반추위 미생물군집에 널리 사용됩니다. 이 연구에서는 반추위 미생물군집(Lynronne 1, 2, 3 및 P15s)의 항균 펩타이드(AMP)를 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)의 7개 임상 균주에 대한 치료 잠재력에 대해 평가했습니다. 모든 AMP는 모든 균주에 대해 항균 활성을 나타냈으며 최소 억제 농도(MIC)는 4~512μg/mL 범위였습니다. PAO1 및 LES431 균주에 대해 3X MIC 값에서 모든 AMP의 시간-사멸 동역학은 P15s가 PAO1에 대해 살균적이지 않았음에도 불구하고 10분에서 4시간 이내에 완전한 사멸을 나타냈습니다. 모든 AMP는 PAO1 및 LES431 균주에 의한 생물막 형성을 크게 억제했으며 저항성 분석의 유도에서는 이러한 균주에 대한 활성이 감소하지 않는 것으로 나타났습니다. 인간 폐 세포에 대한 AMP 세포 독성도 최소화되었습니다. 작용 메커니즘 측면에서, AMP는 PAO1 및 LES431 박테리아 막 지질에 대한 친화성을 보여 P. aeruginosa 막을 효율적으로 투과시켰습니다. 전사체 및 대사체 분석을 통해 세포막의 촉매 활성이 증가하고 지방산의 β-산화가 촉진되는 것으로 나타났습니다. 마지막으로 Galleria mellonella 감염 모델을 사용하여 수행한 테스트에서는 Lynronne 1과 2가 각각 32 mg/kg 및 128 mg/kg 치료 후 100% 생존율로 생체 내에서 효과적인 것으로 나타났습니다. 이 연구는 P. aeruginosa 감염에 대한 미생물군유래 AMP의 치료 가능성을 보여줍니다.

마이크로바이옴은 복잡성과 다양성으로 인해 생명공학 활용을 위한 새로운 생체 활성 물질의 미개척 자원을 제공합니다. 반추위는 박테리아, 곰팡이, 원생동물 및 파지가 공생적으로 상호 작용하여 섭취된 사료에서 에너지를 수확하는 대표적인 예입니다1. 그러나 대부분의 미생물군집과 마찬가지로 반추위 미생물은 생존을 위해 회복력이 필요한 조건에서 경쟁적 행동을 나타냅니다. 반추위 미생물에 의한 새로운 항균제 생산이 최근 입증되었으며, 이는 경쟁력 있는 능력에 도움이 될 수 있습니다2,3,4,5,6. 이러한 항균제 중 다수는 항균 펩타이드(AMP)로 분류되며 다양한 병원성 박테리아에 대해 효과적인 것으로 나타났으며, 이는 반추위 미생물군집의 기능을 유지하는 역할과 함께 잠재적인 의학적 적용 가능성을 보여줍니다2,3. 실제로 2016년 O'Neill의 검토에서는 AMP를 포함하여 다제내성 박테리아 감염을 치료하기 위해 연구가 필요한 6가지 가능한 전략을 설명했습니다7.

AMP는 일반적으로 양이온성이며 짧은 펩타이드 서열로 구성된 구조적으로 다양한 분자 그룹을 구성하며 잠재적으로 병원성 박테리아에 효과적이면서 선천적 방어 및 염증 과정을 조절할 수 있습니다8. 광범위한 생물학적 활성을 지닌 AMP의 수가 점점 늘어나고 있으며, 염증 유발 반응을 조절하고, 세포 증식을 자극하고, 세포 이동을 조절하여 상처 치유를 촉진할 수 있기 때문에 잠재적인 생의학 응용 분야에 큰 가능성을 보이고 있습니다9. 그들의 항균 메커니즘은 독특하며 전통적인 항생제와 함께 사용하면 양이온성 AMP는 스펙트럼과 치료 효과를 넓힐 수 있습니다10. 양이온성 AMP는 다양한 유기체에 자연적으로 존재하며 선천성 면역 체계11의 주요 구성 요소를 구성하며 지속적으로 발견되고 있으며 전략적으로 개발되면 약물 내성 감염의 치료를 발전시킬 수 있습니다.

실제로, 새로운 항균제의 전략적 개발은 다제내성(MDR)이 증가하고 결과적으로 MDR 박테리아 감염을 치료하는 능력이 감소하는 만큼 중요하지 않았습니다. 세계보건기구(WHO)는 2050년까지 MDR 박테리아와 관련된 사망이 발생할 것이라고 예측했습니다. 암으로 인한 사망자보다 더 많다. WHO는 또한 ESKAPE 병원체(Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter 종)가 광범위한 MDR을 나타내고 전 세계적으로 대부분의 병원 및 상처 감염을 담당하기 때문에 가장 우려되는 병원균으로 확인했습니다12. ESKAPE 병원체는 효소 불활성화, 생물막 형성, 세포 투과성 변화 및 약물 표적 변형을 포함한 다양한 항균 저항 메커니즘을 보유합니다. 실제로, 미생물 생물막은 많은 항생제 치료와 숙주 면역 체계의 구성 요소를 비효율적으로 만들 수 있습니다14. 또한, P. aeruginosa에 의한 복잡한 생물막 형성은 만성 상처의 상처 치유 지연의 주요 원인으로 연루되어 왔으며15 40년 이상 동안 낭포성 섬유증 환자의 만성 P. aeruginosa 감염은 생물막 중심 감염으로 간주되어 왔습니다14. 결과적으로 P. aeruginosa 감염을 치료하는 데 사용할 수 있는 새로운 항생제는 거의 없으며, 상당한 의료 비용을 줄이고 환자 이환율을 줄이기 위해서는 생물막 감염을 퇴치하는 새로운 전략을 개발하는 것이 가장 중요합니다16.

8 Log CFU/mL reduction) against the LES431 strain. Similar patterns emerged with Lynronne 1 and 2 exhibiting relatively slower reductions in CFU/mL against PAO1 in comparison with LES431. Levofloxacin had the expected bactericidal activity against both PAO1 and LES431 with ≥3 log CFU/mL reduction in cell count18. However, in comparison with Lynronne 1 and 2, Levofloxacin took approximately three times longer to exhibit a similar reduction in CFU/mL. Polymyxin B showed a >8 Log CFU/mL reduction against PAO1 but was unable to reduce the Log CFU/mL of LES431 in the assay time limit./p>

50 min for PAO1. No melanisation or death was observed in the larvae inoculated with PBS. Additionally, larvae treated with Lynronne 1 and Lynronne 2 showed no melanisation after 96 h (Fig. 8c). The death of larvae treated with P15s was followed by melanisation during the days of evaluation (Fig. 8c)./p>=2 was used to make the volcano plots, ShinyGO 0.76 was used for GO Enrichment Analysis figures./p> 104 killed all the larvae before 24 h after inoculation. After the injections, the larvae were maintained at 37 °C in the dark. The LD50 and LD were determined by linear regression. To evaluate the efficacy of peptides in G. mellonella infected with P. aeruginosa 104 and 103 CFU/larvae was used and the bacteria inoculum and the peptides solutions were mixed and immediately inoculated in the larvae (<1 min). Larvae injected with PBS and bacteria were used as negative and positive controls, respectively. The larvae were maintained at 37 °C in the dark, and their survival was monitored and analysed as above. The Kaplan–Meier method was used to plot the survival curves. Differences in survival were calculated using the log-rank test using the software R, version 2.13.0./p>