AbMole|銅綠假單胞菌與上呼吸道類器官共培養體系的雙RNA測序分析銅綠假單胞菌（Pseudomonasaeruginosa）作為一種革蘭氏陰性機會致病菌，在囊性纖維化（CysticFibrosis,CF）患者的氣道感染中扮演了重要角色。來自Hubrecht研究所KNAW和烏得勒支大學醫學中心的CayetanoPleguezuelos-Manzano,WouterA.G.Beenker等多名研究人員發表了題為《DualRNAsequencingofaco-culturemodelofPseudomonasaeruginosaandhuman2Dupperairwayorganoids》的研究成果。在該文章中，研究人員使用了Y-27632（AbMole，M1817）。為了更深入地理解銅綠假單胞菌與宿主細胞之間的相互作用，本研究建立了一種新的共培養模型，將源自健康個體和囊性纖維化患者的2D上呼吸道類器官與銅綠假單胞菌PAO1菌株（包括野生型和群體感應突變型）進行共培養，并通過雙RNA測序技術分析了雙方的轉錄組響應。以下是對本研究實驗結果的詳細描述。本研究采用了2D上呼吸道鼻類器官作為實驗模型，這些類器官源自健康個體和囊性纖維化患者的干細胞，并在氣液界面（Air-LiquidInterface,ALI）條件下進行分化，以模擬體內生理環境。銅綠假單胞菌PAO1菌株，包括野生型（WT）和QS突變型（ΔQS，ΔpqsA），被用于與類器官進行共培養。共培養時間為14小時，以確保足夠的時間讓細菌和類器官發生相互作用，同時避免上皮細胞因細菌毒性而受損。實驗結果顯示，銅綠假單胞菌的野生型和QS突變型均能夠誘發上皮細胞的炎癥反應。具體而言，共培養后的類器官表現出多種炎癥相關基因的上調，包括IL1A/B、TNFA和多種CXCL趨化因子等。這些基因的上調表明上皮細胞正在積極應對細菌感染，試圖通過炎癥反應來清除病原體。值得注意的是，QS信號在這一過程中并未觀察到顯著影響，表明銅綠假單胞菌的毒性主要來源于其直接的物理接觸和分泌的毒性因子，而非QS調控的毒力因子。圖1上皮細胞對不同PAO1菌株感染的轉錄反應。雙RNA測序還揭示了銅綠假單胞菌在共培養條件下代謝途徑的顯著變化。與單獨培養的細菌相比，共培養的銅綠假單胞菌表現出更強的碳源利用能力，包括氨基酸和糖類的代謝。此外，氮代謝途徑也被激活，特別是與反硝化作用相關的基因表達上調，這可能有助于細菌在缺氧環境下利用硝酸鹽作為電子受體進行呼吸。這些代謝變化表明，上皮細胞為銅綠假單胞菌提供了一個富含營養的環境，促進了細菌的生長和代謝活動。圖2PAO1對氣道上皮存在的轉錄反應。本研究還探討了上皮細胞對銅綠假單胞菌群體感應（QuorumSensing,QS）調控的影響。QS是細菌基于細胞密度調控毒力因子表達和生物膜形成的一種重要機制。實驗結果顯示，上皮細胞能夠影響銅綠假單胞菌的QS調控網絡，特別是與生物膜形成和毒力因子表達相關的基因。這種影響在QS突變型菌株中尤為明顯，表明上皮細胞可能通過某種機制補償了QS信號缺失對細菌行為的影響。為了驗證該共培養模型的有效性，本研究還將其與公開的臨床樣本數據集進行了比較。結果表明，該模型在基因表達準確性方面表現出色，能夠重現體內感染的重要特征，如代謝途徑的變化、抗生素抵抗性的增強以及QS調控網絡的擾動。這些結果表明，該共培養模型為研究銅綠假單胞菌感染機制提供了新的有力工具。綜上所述，本研究通過雙RNA測序技術深入分析了銅綠假單胞菌與上呼吸道類器官在共培養體系中的相互作用。實驗結果表明，銅綠假單胞菌能夠誘發上皮細胞的炎癥反應，同時其代謝途徑和QS調控網絡也受到上皮細胞的影響。該共培養模型在重現體內感染特征方面表現出色，為