Community composition shapes microbial-specific phenotypes in a cystic fibrosis polymicrobial model system
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Interspecies interactions can drive the emergence of unexpected microbial phenotypes that are not observed when studying monocultures. The cystic fibrosis (CF) lung consists of a complex environment where particular microbes, living as polymicrobial biofilm-like communities, are associated with negative clinical outcomes for persons with CF (pwCF). However, the current lack of in vitro models integrating the microbial diversity observed in the CF airway hampers our understanding of why polymicrobial communities are recalcitrant to therapy in this disease. Here, integrating computational approaches informed by clinical data, we built a mixed community of clinical relevance to the CF lung composed of Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Streptococcus sanguinis and Prevotella melaninogenica . We developed and validated this model biofilm community with multiple isolates of these four genera. When challenged with tobramycin, a front-line antimicrobial used to treat pwCF, the microorganisms in the polymicrobial community show altered sensitivity to this antibiotic compared to monospecies biofilms. We observed that wild-type P. aeruginosa is sensitized to tobramycin in a mixed community versus monoculture, and this observation holds across a range of community relative abundances. We also report that LasR loss-of-function, a variant frequently detected in the CF airway, induces tolerance of P. aeruginosa to tobramycin specifically in the mixed community. The molecular basis of this community-specific recalcitrance to tobramycin for the LasR mutant variant is the increased production of redox-active phenazines. Our data support the importance of studying clinically-relevant model polymicrobial biofilms to understand community-specific traits relevant to infections. SIGNIFICANCE STATEMENT The CF lung is colonized by biofilm-like microbial communities that exhibit both resistance and tolerance (collectively called “recalcitrance”) to antimicrobials used in the clinic. Here, we leveraged clinical data from pwCF to inform our understanding of communities exhibiting recalcitrance. We developed and validated an in vitro model that revealed novel, community-specific phenotypes relevant to the clinic. We used this model to explore the underlying mechanism associated with a community-specific emergent behavior. We posit that in vitro models of polymicrobial communities may help in developing new antimicrobial strategies to improve patient outcomes, and that the approach used here can be applied to other polymicrobial models.
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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 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».