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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11687(2023) 이 기사 인용

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인간 식물상에 흔한 곰팡이인 칸디다 알비칸스(Candida albicans)는 기회감염 병원체가 될 수 있으며 면역력이 저하된 개인에게 침습성 칸디다증을 일으킬 수 있습니다. 생물막 형성은 C. albicans 감염 중 항생제 내성의 주요 원인이며 생물막 형성 세포를 치료하는 것은 다루기 어렵고 지속적인 특성으로 인해 어렵습니다. 이 연구는 C. albicans 생물막에 대항하여 해양 생물막에 서식하는 경쟁적인 해양 박테리아에 의해 자연적으로 생성된 화합물의 치료 가능성을 탐구할 계획입니다. 이를 위해 해양 박테리아 Brevundimonas abyssalis의 무세포 배양 상청액에서 확인된 화합물인 3-하이드록시 쿠마린(3HC)이 C.의 참조 및 임상 분리물 모두에 대해 항생물막 및 항균사 활성을 나타내는 것으로 밝혀졌습니다. 알비칸. 이 화합물은 생물막에 대한 상당한 억제 효과를 나타냈으며 최소 생물막 억제 농도(MBIC) 250μg·mL-1에서 효모에서 균사로의 전이, 주름 및 필라멘트 형태를 손상시켰습니다. 흥미롭게도, 3HC 처리된 C. albicans 생물막의 정량적 PCR 분석은 접착 및 형태 형성과 관련된 독성 유전자(hst7, ume6, efg1, cph1, ras1, als1)의 상당한 하향 조절을 보여주었습니다. 또한, 3HC는 인간 적혈구 및 협측 세포에 대해 비살균성 및 무독성 특성을 나타냈습니다. 결론적으로, 이 연구는 해양 생물막이 다양한 치료 약물의 숨겨진 원천이며 3HC가 C. albicans 감염을 치료하는 강력한 약물이 될 수 있음을 보여주었습니다.

칸디다 알비칸스(Candida albicans)는 일반적으로 인간의 피부와 점막 표면에 서식하는 공생 다형성 곰팡이입니다. 그러나 면역 체계 장애 및 미생물군 불균형과 같은 특정 조건에서 이 곰팡이 종은 병원성이 되어 표재성 구강 및 질 칸디다증은 물론 침습성 칸디다증을 유발할 수 있습니다1,2. 연구에 따르면 침습성 칸디다증으로 인해 매년 거의 50,000명이 사망하고 있으며 C. albicans가 가장 많이 보고된 종이며 사례의 40~50%를 차지합니다3,4. C. albicans의 발병에 도움이 되는 주요 요인은 생물 및 비생물 표면 모두에서 생물막을 형성하는 능력이며, 이어서 효모에서 균사로의 전환, 사상체 형태, 주름 형태 및 분비와 같은 다른 주요 병독성 특성이 뒤따릅니다. 단백질 분해 및 지방 분해 효소5. 또한 접착, 균사 및 생물막 형성을 포함한 독성 특성을 통해 C. albicans는 전신 감염을 위해 심부 조직에 접근할 수 있습니다. C. albicans의 독성 특성에 맞서 싸우려면 폴리엔, 에키노칸딘, 뉴클레오시드 유사체 및 아졸을 포함한 4가지 주요 항진균제 계열이 필요합니다6,7. 그러나 C. albicans에 의한 생물막 형성은 현재 사용되는 대부분의 항진균제에 대해 유전적 저항성을 얻는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 생물막 매개 감염에 맞서 싸우고 현재 항진균 치료법의 한계를 극복하기 위해서는 대체 치료제가 절실히 필요합니다. 이러한 환경에서는 특히 해양 환경과 같은 자연 환경에서 새로운 항 칸디다 화합물에 대한 검색이 필수적입니다.

해양 박테리아에서 추출한 화합물과 같은 천연물의 활용은 새로운 의약품 개발에 대한 새로운 전망을 제공합니다. 자연 환경 조건에서 해양 생물막은 근접한 다종 박테리아 군집으로 구성되며, 대사산물과 단백질 교환이 많고 생활 방식이 조화를 이룹니다. 이러한 복잡한 상호 작용은 상호 작용하는 박테리아 그룹에 이익을 주거나 해를 끼칠 수 있으며 박테리아 집단이 생태학적 평형을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 상주 박테리아 공동체는 생물막 연속, 바이오매스 및 스트레스에 대한 저항에 영향을 미치는 협력적(유익한) 또는 경쟁적(유해한) 상호 작용을 설정합니다. 여러 독립적인 연구에 따르면 표면 관련 박테리아는 항생제 및 항생물막제를 포함하여 임상적으로 중요한 생리 활성 화합물을 생산하는 것으로 나타났습니다8,9,10. 이러한 생리활성 물질은 표면 집락화에 대한 경쟁을 무시할 수 있게 해줍니다. 우리는 이러한 생리활성 화합물 중 일부가 인간 병원체를 억제하는 데 유리하게 사용될 수 있다는 가설을 세웠습니다.

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>