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Scientific Reports volume 13、記事番号: 11687 (2023) この記事を引用

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カンジダ・アルビカンスはヒトの細菌叢によく見られる真菌であり、日和見病原体となり、免疫不全の人に浸潤性カンジダ症を引き起こす可能性があります。バイオフィルム形成は、カンジダ・アルビカンス感染時の抗生物質耐性の主な原因であり、バイオフィルム形成細胞の治療は、その難治性かつ持続的な性質のため困難です。この研究は、海洋バイオフィルムに存在する海洋細菌が C. albicans バイオフィルムに対して競合することによって、天然に生成される化合物の治療的可能性を探ることを目的としています。この目的のために、海洋細菌ブレバンディモナス・アビッサリスの無細胞培養上清から同定された化合物である3-ヒドロキシクマリン（3HC）が、Cの参照分離株と臨床分離株の両方に対して抗バイオフィルム活性および抗菌糸活性を示すことが判明した。アルビカン人。この化合物は、バイオフィルムに対する顕著な阻害効果を示し、250 μg mL-1 の最小バイオフィルム阻害濃度 (MBIC) で酵母から菌糸への移行、しわ、およびフィラメントの形態を損傷しました。興味深いことに、3HC 処理した C. albicans バイオフィルムの定量的 PCR 分析により、接着と形態形成に関連する病原性遺伝子 (hst7、ume6、efg1、cph1、ras1、als1) の有意な下方制御が明らかになりました。さらに、3HC はヒトの赤血球および口腔細胞に対して非殺真菌性および非毒性特性を示しました。結論として、この研究は、海洋バイオフィルムが多様な治療薬の隠れた供給源であり、3HC が C. albicans 感染症を治療するための強力な薬となる可能性があることを示しました。

カンジダアルビカンスは、一般に人間の皮膚や粘膜の表面に生息する共生の多形性真菌です。しかし、免疫系の不全や微生物叢のアンバランスなどの特定の条件下では、この真菌種が病原性を帯び、表在性口腔カンジダ症や膣カンジダ症、さらには浸潤性カンジダ症を引き起こす可能性があります1,2。研究では、浸潤性カンジダ症による年間 50,000 人近くの死亡が記録されており、C. albicans が最も多く報告されており、症例の 40 ～ 50% を占めています 3,4。 C. albicans の病因を助長する主な要因は、生物表面と非生物表面の両方でバイオフィルムを形成する能力であり、その後に酵母から菌糸への移行、糸状形態、しわ形態、分泌物などの他の主要な毒性形質が続きます。タンパク質分解酵素と脂肪分解酵素の5. さらに、接着、菌糸、バイオフィルム形成などの病原性形質により、C. albicans は深部組織に侵入して全身感染を起こすことができます。 C. albicans の病原性特性との戦いには、ポリエン、エキノカンジン、ヌクレオシド類似体、アゾールを含む 4 つの主要なクラスの抗真菌薬が関係します 6,7。しかし、カンジダ・アルビカンスによるバイオフィルム形成は、現在使用されているほとんどの抗真菌薬に対して遺伝的耐性を獲得することがわかっています。したがって、バイオフィルム媒介感染症と闘い、現在の抗真菌療法の限界を克服するための代替治療薬が非常に必要とされています。この環境では、特に海洋環境などの自然環境からの新規抗カンジダ化合物の探索が不可欠です。

海洋細菌由来の化合物などの天然物の利用は、新規薬剤の開発に新たな展望をもたらします。自然環境条件では、海洋バイオフィルムは、大規模な代謝産物とタンパク質の交換、および調整されたライフスタイルを伴う、近接した複数種の細菌群集で構成されています。これらの複雑な相互作用は、相互作用する細菌群に利益をもたらしたり害を与えたり、細菌集団が生態学的平衡を維持するのを助けたりする可能性があります。たとえば、常在細菌群集は協力的 (有益な) 相互作用または競合的 (有害な) 相互作用を確立し、バイオフィルムの継承、バイオマス、およびストレスに対する耐性に影響を与えます。いくつかの独立した研究では、表面関連細菌が抗生物質や抗バイオフィルム剤などの臨床的に重要な生理活性化合物を生成することが示されています8、9、10。これらの生物活性剤は、表面コロニー形成の競合を無効にすることを可能にします。我々は、これらの生理活性化合物の一部はヒトの病原体を阻害するために有利に使用できると仮説を立てました。

98.0%. To test their anti-biofilm efficacy, stock solutions of procured compounds were prepared with respect to their solubility in different solvents (methanol, ethanol, and water). These compounds were tested against C. albicans in a 24-well MTP using YEPD and Spider media for planktonic and biofilm cells, respectively, as described earlier32. Each well was loaded with 1 mL of appropriate growth medium, 106 CFU/mL of C. albicans 90028 cells, and selected compounds at 500 µg mL−1 concentration. The MTPs were incubated at 37 ℃ for 24 h and 48 h for planktonic and biofilm-forming cells, respectively. To assess the planktonic cell density, the 24 h incubated plates were read at 600 nm. On the other hand, biofilm-forming cells underwent a similar experimental procedure to that of bacterial screening mentioned above. Among the tested compounds, 3HC exhibited potential anti-biofilm activity against all the C. albicans strains without exerting any influence on planktonic cells, and therefore selected for further study./p> 95%) against C. albicans (Supplementary Fig. S1b). Furthermore, the results revealed that the CFCS of bacterial strain 6HZ5 did not affect the growth of C. albicans cells./p>

0.05) inhibited at lower concentrations (Fig. 2a). This was further substantiated by testing the metabolic viability of the cells in the presence and absence of 3HC using Alamar blue (Fig. 2b)./p> 95% without any loss in the planktonic growth. (b) Measurement of C. albicans metabolic viability after 24 h growth in the presence and absence of 3HC, using Alamar blue. The image shows a significant reduction in cell viability at 1000 µg mL−1 (MIC) and no reduction in viability at sub-MICs. Error bars indicate the mean values of three experimental triplicates. (c) Representative 96-well microtiter plate stained with Alamar blue displaying the true metabolic state of 3HC-treated C. albicans cells./p>

90% at MBIC (blue bar) of 3HC. Error bars represent standard deviation from the mean (n = 9). (b) Effect of different concentrations of 3HC on metabolic viability of biofilms formed by various C. albicans strains (×200 magnification). A dose dependent reduction in biofilm viability and was observed in all the four isolates of C. albicans. Treatment at MBIC had significant reduction in biofilm biomass viability. (c) Representative FESEM images of untreated C. albicans 90028 and those exposed to 3HC at 2 MBIC, MBIC, ½ MBIC and ¼ MBIC showing complete dose-dependent biofilm reduction and complete inhibition of hyphal formation./p> 10-fold). Additionally, the downregulation of other adhesion and filamentation-related genes, including efg1, cph1, eap1, ras1, als1 and ece1, further corroborates the in vitro efficacy of 3HC in anti-biofilm, anti-hyphal, and phenotypic switch control (Supplementary Fig. S7)./p>