Rapid diversification of <i>Pseudomonas aeruginosa</i> in cystic fibrosis lung-like conditions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Chronic infection of the cystic fibrosis (CF) airway by the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is the leading cause of morbidity and mortality for adult CF patients. Prolonged infections are accompanied by adaptation of P. aeruginosa to the unique conditions of the CF lung environment as well as marked diversification of the pathogen into phenotypically and genetically distinct strains that can coexist for years within a patient. Little is known, however, about the causes of this diversification and its impact on patient health. Here, we show experimentally that, consistent with ecological theory of diversification, the nutritional conditions of the CF airway can cause rapid and extensive diversification of P. aeruginosa. The increased viscosity associated with the thick mucous layer in the CF airway had little impact on within-population diversification but did promote divergence among populations. Notably, in vitro evolution recapitulated patho-adaptive traits thought to be hallmarks of chronic infection, including reduced motility and increased biofilm formation, and the range of phenotypes observed in a collection of clinical isolates. Our results suggest that nutritional complexity and reduced dispersal can drive evolutionary diversification of P. aeruginosa independent of other features of the CF lung such as an active immune system or the presence of competing microbial species. They also underscore the need to obtain diverse samples of P. aeruginosa when developing treatment plans. We suggest that diversification, by generating extensive phenotypic and genetic variation on which selection can act, may be a key first step in the transition from transient to chronic infection. Significance Statement Chronic infection with the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is the leading cause of lung transplant or death in cystic fibrosis patients. P. aeruginosa diversifies in the CF lung, although why this happens remains a mystery. We allowed P. aeruginosa to evolve in the laboratory under a range of conditions approximating the CF lung. The diversity of evolved populations was highest, and most closely resembled the range of phenotypes among clinical isolates, in environments resembling the spectrum of nutritional resources available in the CF lung. Our results point to the nutritional complexity of the CF lung as a major driver of diversification and they suggest that diversity could be important in the development of chronic infections.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».