9月25日，我院赵克雷、褚以文与四川大学周西坤团队联合在Nature Communications杂志在线发表题为“Evolution of lasR mutants in polymorphic Pseudomonas aeruginosa populations facilitates chronic infection of the lung”的研究论文，该研究揭示了铜绿假单胞菌通过进化实现种群持久性定植于呼吸道环境的新机制，是赵克雷团队继新型毒力因子介导的铜绿假单胞菌引发慢性呼吸道感染机制研究之后在呼吸道感染研究领域的新突破。赵克雷研究员为该研究第一作者、共同通讯作者，褚以文研究员与四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室周西坤研究员为本文共同通讯作者。这是我院首篇以成都大学为第一单位发表在Nature系列子刊的研究论文。
铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa) 是一种分布较为广泛的革兰氏阴性条件致病菌，可感染多种动植物，在免疫功能不全的病人中尤为常见。该菌与其它常见临床致病菌相比具有相对较大的基因组，能够以复杂多变的胞内调控机制适应环境，包括引发多种组织器官急性和慢性感染，而频发性地导致罹患囊泡纤维化 (Cystic Fibrosis, CF) 和慢性阻塞性肺疾病 (Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD) 患者慢性呼吸道感染更是铜绿假单胞菌的特性所在。
铜绿假单胞菌在慢性感染病程中通常会表现出由多种突变积累导致的种群异质性特征，特别是群体感应中控基因（lasR）功能缺失型突变菌株经常会从CF和COPD患者呼吸道样本中分离到。这种多态性演变会伴随着种群内部个体间信息交流的动态变化，但这种变化过程的内部动力学机制及其对宿主免疫系统造成的影响尚不清楚。
赵克雷研究团队联合我校附属医院呼吸与危重症学科，通过纵向获取来自于COPD患者呼吸道样品的铜绿假单胞菌，对其分别进行胞外毒力因子相关表型鉴定、系统发生、基因型和突变轨迹分析，并研究了lasR突变菌株在体内外对多态性种群稳定性和致病性的贡献。结果发现铜绿假单胞菌在肺部的适应性进化会按顺序筛选具有不同类型胞外产物缺陷的菌株，且其种群的多态性进化主要体现在对lasR 突变体的选择上。lasR 突变体会被优先选择出来，然后在lasR突变体上继续积累pvdS等多种其它基因突变。
团队进一步以博弈论为理论背景，研究发现lasR和pvdS突变体由于具有相应的产胞外公共产物缺陷，能以行骗的方式轻易入侵原先的种群，并且可以在不同条件下与野生型铜绿假单胞菌共存，形成一种称为级联公共物品博弈的互动关系。最终，由lasR完整型和 lasR 突变型组成的多态种群可最大限度地减少宿主免疫波动，促进持续定植。这项研究展示了铜绿假单胞菌在适应宿主肺部过程中的多阶段进化和复杂的相互作用，并为公共物品博弈中合作行为的维持提供了解释。
据悉，Nature Communications杂志是Nature旗下综合期刊，发表自然科学各个领域的高质量研究成果，中科院SCI一区Top期刊，Nature Index自然指数收录期刊，2022-2023最新影响因子为16.6，五年影响因子17。该杂志发表的论文对每个领域的专家都具有重要的意义。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-41704-w
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