编辑推荐：
囊性纤维化（CF）患者常受铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）慢性肺部感染困扰。研究人员探究不同 CF 患者鼻窦和肺部铜绿假单胞菌基因型间生物膜兼容性。结果显示相同克隆可形成混合生物膜，不同克隆则不能。该研究为理解感染机制提供依据。
在神秘的人体微观世界里，囊性纤维化（CF）患者的肺部仿佛是一座被病原体肆虐的战场，而铜绿假单胞菌（
Pseudomonas aeruginosa）就是其中最为猖獗的 “侵略者”。它引发的慢性肺部感染，如同一场难以扑灭的大火，成为 CF 患者死亡的主要原因。这一细菌拥有近 6000 个基因和超 500 个调控基因，凭借强大的代谢能力和高度的适应性，在 CF 患者肺部这个充满挑战的环境中扎根生长。而且，它一旦形成生物膜，就像穿上了一层坚固的铠甲，让抗生素难以突破，使得感染难以根除。
目前，针对铜绿假单胞菌感染的治疗面临诸多困境。在 CF 患者疾病早期，虽然可以尝试用抗生素治疗来清除细菌，但往往容易复发，且 25% 的复发病例是由相同基因型的铜绿假单胞菌引起。同时，鼻窦被认为是细菌适应环境的 “储备库”，在肺部感染前，细菌可能在鼻窦中发生适应性变化。然而，不同铜绿假单胞菌基因型之间在生物膜形成方面的相互作用尚不明确，这就像在黑暗中摸索，阻碍了更有效的治疗策略的制定。
为了驱散这片黑暗，来自丹麦哥本哈根 Rigshospitalet 医院 CF 中心的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于铜绿假单胞菌不同基因型间生物膜兼容性问题，试图揭开隐藏在细菌感染背后的神秘面纱。研究人员精心挑选了来自三位 CF 患者的四株临床铜绿假单胞菌菌株，并纳入实验室参考菌株 PAO1。通过一系列严谨的实验，他们发现了令人瞩目的结果：来自同一患者鼻窦和肺部的相同铜绿假单胞菌克隆能够形成混合生物膜，而来自不同患者的不同克隆则无法形成。这一发现为深入理解铜绿假单胞菌的感染机制提供了关键线索，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为后续开发更精准的治疗方案奠定了基础。该研究成果发表在《Biofilm》杂志上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是全基因组测序技术，对菌株进行全面的基因分析，以确定其基因型特征；其次是运动性检测，包括群集运动和震颤运动检测，探究菌株的运动能力；此外，通过构建携带荧光蛋白（YFP 和 CFP）标记的菌株，利用共聚焦激光显微镜（CLSM）观察生物膜的形成过程和结构，从微观层面揭示生物膜的奥秘。
研究结果具体如下：
- 菌株特征：对菌株进行表型和基因型鉴定。表型方面，所有菌株均为非粘液型且对庆大霉素敏感，部分菌株存在运动性差异，有的菌株群集运动正常但缺乏震颤运动。基因型上，通过全基因组测序构建系统发育树，分析菌株间的遗传距离，并对相关基因进行突变筛查，未发现与粘液型表型、群体感应调节等相关基因的突变。
- 生物膜结构特征：
- 相同克隆生物膜发育：同一患者来源的 CF430 - 142 和 CF430 - 11621 菌株单独培养时，在第 3 天均可形成生物膜，混合培养时能形成混合生物膜，且两种菌株在混合生物膜中的生长情况相似。
- 不同克隆生物膜发育：CF430 - 11621 与 75887 - B 混合培养时，只有 CF430 - 11621 能形成生物膜；CF430 - 11621 与 80271 - B 混合培养，在第 3 天未形成混合生物膜，第 5 天虽两种菌株均有生物膜，但仍未混合。CF430 - 11621 与 PAO1 混合培养，同样未形成混合生物膜，两种菌株在流室中呈空间分离状态。
- 运动性与生物膜结构关系：部分菌株缺乏震颤运动，但缺乏震颤运动与生物膜结构之间未显示出明显相关性。进一步研究发现，75887 - B 菌株中 SadB 蛋白的氨基酸改变，可能影响其生物膜形成能力。
研究结论和讨论部分指出，相同铜绿假单胞菌克隆能形成混合生物膜，可能与它们相似的进化适应过程有关；不同克隆不能形成混合生物膜，这背后的机制可能涉及其他遗传因素，有待进一步探索。此外，研究还发现运动性对生物膜形成的影响并非如以往认知的那样绝对，其他因素如碳源、细胞外 DNA 等在生物膜形成中可能发挥更重要作用。然而，该研究也存在一定局限性，如实验仅进行了一次重复，样本菌株数量有限等。但总体而言，这项研究为铜绿假单胞菌感染的研究开辟了新方向，为未来更深入地探究细菌感染机制、开发新型治疗策略提供了重要的理论依据，就像为攻克 CF 患者铜绿假单胞菌感染这一难题搭建了一座坚实的桥梁。
