2023-08-01 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)
◆AirGelsは人間の肺組織を模倣するバイオエンジニアリングモデルで、実際の気道粘膜の特性を再現することができます。研究では、AirGelsを使用してPseudomonas aeruginosaのバイオフィルム形成を調査し、この病原細菌が宿主の粘液を収縮させてバイオフィルムを形成するメカニズムを解明しました。
◆この技術は感染症研究に革命をもたらし、抗生物質に耐性のある病原体に対する治療法の開発に役立つ可能性があります。オルガノイドのエンジニアリングは、感染症に対する新たな探求の可能性を広げる画期的な手段です。
<関連情報>
- https://actu.epfl.ch/news/organoids-revolutionize-research-on-respiratory-in/
- https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002209
緑膿菌IV型ピリは、組織工学的に作製されたヒト気道において、粘液の収縮を積極的に誘導し、バイオフィルムを形成する。 Pseudomonas aeruginosa type IV pili actively induce mucus contraction to form biofilms in tissue-engineered human airways
Tamara Rossy,Tania Distler,Lucas A. Meirelles,Joern Pezoldt,Jaemin Kim,Lorenzo Talà,Nikolaos Bouklas,Bart Deplancke,Alexandre Persat
PLoS Biology Published: August 1, 2023
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002209
Abstract
The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa causes antibiotic–recalcitrant pneumonia by forming biofilms in the respiratory tract. Despite extensive in vitro experimentation, how P. aeruginosa forms biofilms at the airway mucosa is unresolved. To investigate the process of biofilm formation in realistic conditions, we developed AirGels: 3D, optically accessible tissue–engineered human lung models that emulate the airway mucosal environment. AirGels recapitulate important factors that mediate host–pathogen interactions including mucus secretion, flow and air–liquid interface (ALI), while accommodating high–resolution live microscopy. With AirGels, we investigated the contributions of mucus to P. aeruginosa biofilm biogenesis in in vivo–like conditions. We found that P. aeruginosa forms mucus–associated biofilms within hours by contracting luminal mucus early during colonization. Mucus contractions facilitate aggregation, thereby nucleating biofilms. We show that P. aeruginosa actively contracts mucus using retractile filaments called type IV pili. Our results therefore suggest that, while protecting epithelia, mucus constitutes a breeding ground for biofilms.
