人工呼吸器関連肺炎患者における緑膿菌のin vivoの急速な進化は、毒性の減衰につながります

Pseudomonas aeruginosaは、人間に重度の気道感染症を引き起こす日和見病原体です。これらの感染症は通常、治療が困難であり、高い死亡率に関連しています。人間の気道に植民地化している間、緑膿菌は宿主環境への適応性が向上することが多い遺伝的変異を蓄積する可能性があります。これらの進化的特性を理解することは、緑膿菌感染症を治療するための効果的な治療法の開発のための重要な手がかりを提供する可能性があります。この研究では、25の緑膿菌分離株が、4つの人工呼吸器関連肺炎（VAP）患者の気道から縦方向にサンプリングされました。PacbioとIlluminaのシーケンスを使用して、これらの分離株の生体内進化軌跡を分析しました。我々の分析は、陽性選択がVAP感染中にP.緑膿菌ゲノムを支配的に形作り、LASRとMPLの機能喪失変異やピョバーダイン欠損表現型を含む3つの収束進化イベントをもたらしたことを示しました。具体的には、LASRはクォーラムセンシングの主要な転写調節因子の1つをコードしますが、MPLは細胞壁ペプチドグリカンのリサイクルに関与する酵素をコードします。また、VAP感染症の後期段階で分離された緑膿菌は、エラスターゼが少なく、in vivoが少ない、以前の隔離された対応物よりもin vivoで毒性が少ないことがわかりました。

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen that causes severe airway infections in humans. These infections are usually difficult to treat and associated with high mortality rates. While colonizing the human airways, P. aeruginosa could accumulate genetic mutations that often lead to its better adaptability to the host environment. Understanding these evolutionary traits may provide important clues for the development of effective therapies to treat P. aeruginosa infections. In this study, 25 P. aeruginosa isolates were longitudinally sampled from the airways of four ventilator-associated pneumonia (VAP) patients. Pacbio and Illumina sequencing were used to analyse the in vivo evolutionary trajectories of these isolates. Our analysis showed that positive selection dominantly shaped P. aeruginosa genomes during VAP infections and led to three convergent evolution events, including loss-of-function mutations of lasR and mpl, and a pyoverdine-deficient phenotype. Specifically, lasR encodes one of the major transcriptional regulators in quorum sensing, whereas mpl encodes an enzyme responsible for recycling cell wall peptidoglycan. We also found that P. aeruginosa isolated at late stages of VAP infections produce less elastase and are less virulent in vivo than their earlier isolated counterparts, suggesting the short-term in vivo evolution of P. aeruginosa leads to attenuated virulence.