Przewlekłe infekcje płuc wywołane przez Pseudomonas aeruginosa są główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności u pacjentów z mukowiscydozą (CF). We wczesnym dzieciństwie pacjenci są kolonizowani przez wiele patogenów bakteryjnych, w tym nieśluzowate izolaty P. aeruginosa1,2. Pojawienie się izolatów wariantu małej kolonii (SCV) oraz izolatów śluzowych jest markerem wystąpienia przewlekłych infekcji. Izolaty SCV są wysoce odporne na leki3 ze względu na ich powolne tempo wzrostu4, co czyni je poważnym środkiem odstraszającym w leczeniu i innych przewlekłych infekcji5 by P. aeruginosa. Praca Al Ahmara i wsp.6 wykazała związek między SCV a śluzówką związaną z biosyntezą pirymidyny de novo. Głód pirymidyny, spowodowany mutacjami w genach zaangażowanych w produkcję pirymidyny, spowodował fenotyp SCV w nieśluzowatym szczepie referencyjnym PAO1 i pochodnej śluzówki, PAO581 (PAO1mucA25).
Mimo że nadprodukcja alginianów jest ważnym markerem przewlekłych infekcji płuc w mukowiscydozie, nie jest jasne, czy istnieje bezpośrednia korelacja między ilością alginianu a patologią płuc, i nie jest jasne, czy alginian może być używany jako marker prognozy w leczeniu7. Produkcja alginianów jest regulowana głównie przez dwa operony, operon regulatorowy (algUmucABCD)8,9 oraz operon biosyntetyczny (operon algD)10,11. Produkcja alginianów jest ściśle regulowana przez czynnik sigma AlgU9,12 (znany również jako AlgT) oraz degradację czynnika anty-sigma MucA13. Możliwość monitorowania produkcji alginianów in situ z próbek plwociny pacjentów może pomóc w opracowaniu nowych opcji terapeutycznych.
Tutaj opisujemy stan wzrostu, który wykrywa obecność SCV spowodowaną przez mutanty, które nie mogą syntetyzować pirymidyny de novo. Suplementacja uracylu i/lub cytozyny, zasady azotowej nukleotydu pirymidynowego, do pożywki aktywuje szlak ratunkowy, przywracając w ten sposób prawidłowy wzrost mutantów. Ta metoda wzrostu tych specyficznych mutantów SCV może być stosowana jako metoda przesiewowa do identyfikacji mutacji pirymidynowych w próbkach pobranych od pacjentów. Ponadto omówiono dwie metody wykrywania i pomiaru alginianów wytwarzanych i wydzielanych przez P. aeruginosa. Pierwszą z nich jest tradycyjna metoda14,15,16 polegająca na degradacji polisacharydu przy użyciu wysokiego stężenia kwasu, a następnie dodaniu wskaźnika kolorymetrycznego w celu ilościowego określenia stężenia w próbce. Druga metoda, opracowana w naszym laboratorium, wykorzystuje test immunoenzymatyczny (ELISA) przy użyciu przeciwciała monoklonalnego przeciwko alginianowi (mAb) opracowanego przez QED Biosciences. Metoda ELISA okazuje się bardziej specyficzna i czuła niż test kwasu uronowego i pozwala na bezpieczniejsze stosowanie ze względu na unikanie wysoko stężonego kwasu siarkowego. Dzięki możliwości stosowania testu ELISA bezpośrednio na próbkach plwociny pacjenta w celu pomiaru alginianu, można go opracować jako narzędzie diagnostyczne do monitorowania w celu śledzenia ilości alginianu obecnego w płucach w różnych okresach infekcji.