Acinetobacter baumannii(A.baumannii)は、人工呼吸器関連肺炎、菌血症、尿路感染症、髄膜炎、外科的創傷感染症などの院内感染症(HAI)を引き起こし、患者の死亡率を増加させる。 これらの感染症の危険因子には、機械的換気、広域抗生物質の使用、ICU滞在時間および昏睡が含まれる。 統計的には、世界的に約1,000,000人が毎年A.baumanniiに感染しており、これらの感染の半分は多剤耐性（MDR）株によって引き起こされました。 ICUにおけるA.baumannii感染の死亡率は45-60％であり、患者が広範な薬物耐性（XDR）A.baumanniiに感染した場合でも84.3％に達した。 2017年、カルバペネム耐性A. whoが発表した薬剤耐性菌リストによると、baumannii（カニ）は、人間の健康への脅威と関連する抗生物質の開発の緊急性の点で第一位でした。しかし、カルバペネマーゼ産生GNBに対する最も一般的に使用される抗生物質であるコリスチン（CST）およびテガサイクリンは、抗生物質耐性のために非効率 臨床的有効性を達成するためには、医師はCSTの用量を増加させ、それをテガサイクリンと組み合わせる必要がありました。 残念なことに、crabおよびXDR-Aによって引き起こされる菌血症および重篤な気道感染症のために。 baumanniiは、それぞれ、併用療法はまだ効果的に動作しませんでした。 深刻な細菌耐性に直面して、研究者は、伝統的な抗生物質に頼るのではなく、新しい抗菌戦略を開発することが急務であることを認識しています。

一般に、新規抗菌剤を設計するには二つの方法があります。 一つは細菌の生存に不可欠な物質の産生を阻害することであり，もう一つは病原性を抑制したり抗生物質に対する感受性を向上させるために病原性因子または病原性細菌の抗生物質耐性遺伝子を阻害することである。 しかし、単一の必須成分を阻害することは、必然的に細菌に大きな進化的圧力をもたらし、高レベルの薬剤耐性株の開発を促進する。 したがって、非enssentialプロセスを標的とした新規介入戦略は、細菌抵抗性を克服するための鍵です。 例えば、天然または合成阻害剤によるAbaI/AbaR quorum sensingシステムの阻害は、細菌間の通信をブロックし、バイオフィルムの形成を阻害する。 細菌の重要な病原性因子のクラスとして、外膜タンパク質（Omｐ）は、はるかに注目を集めています。

OMPsは、omに固定されたユニークな一体膜タンパク質のクラスであり、そのβバレル構造は8-26本の鎖によって形成された。 細胞外側のストランドとペリプラズム側の短いループとの間には大きな延長ループがある。 これらの特徴は膜で安定性が高いOmpおよび非常に粗い環境に対して戦う機能を与えます。 異なるOmpは異なる配列および機能を有するが、それらは同様の構造および生物学的特性を共有する。 細菌のomｐは偶数のストランドからなり，重要なことに，機能とスタンドせん断数はそれらの配列に依存する。 例えば、病原性関連タンパク質として、大腸菌における補体結合タンパク質OmpXと、ペスト菌におけるフィブロネクチンおよびヘパリン結合タンパク質Ailは、同等の類似した構造を共有するが、それらの配列同一性は45％未満であった。 Omｐｓ配列の多様性はＮ末端でＣ末端よりも実質的に多く発生し，保存されたβ信号はOmｐｓの折り畳みと正しい組み立てを制御する。

しかし、これまで、A.baumanniiのOmpのタイプは明確に同定されておらず、主にBamA、LptD、Omp33–36、OmpWを含むいくつかの散在した報告のみが利用可能であった。 CarOとOprD。 OmpとしてBamA自体はOMに自動的に挿入でき、他のOmpの集まっているために責任があります ; ＬｐｔｄはＬＰＳの外膜（Ｏ ｍ）への輸送を仲介し，その損失は中間体の蓄積やＬＰＳの障害位置を引き起こし，最終的には細菌膜の完全性を破壊する。Ｏｍｐ３ ３–３ ６はカスパーゼを活性化して宿主細胞のアポトーシスを誘導し，オートファジーを調節する水の通過チャネルである。OmｐｗはＯ Ｍおよび細胞質に存在する疎水性ポリンの一種であり，細菌における鉄イオンの恒常性を調節する上で重要な役割を果たす。ＣａｒｏおよびＯｐｒｄはカルバペネムの耐性と関連している。AのそれらのOMPsの中で

。 ｂａｕｍａｎｎｉｉ，Omｐａは，ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉの接着，攻撃性，およびバイオフィルム形成および宿主の免疫応答を調節する上で重要な役割を果たす最も深く研究された病原性因子である。 Omｐａの過剰産生は，ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉによる院内肺炎および菌血症の死亡率に対する独立した危険因子である。 さらに、qRT-PCRによって測定されたOmpAの発現レベルは、抗生物質耐性A.baumanniiの迅速な診断指標として使用することができ、これにより結果は伝統的なMIC分析

このレビューは、AbOmpAの構造、機能、および病因を概観し、AbOmpAを標的とする治療戦略を要約し、AbOmpAがA.baumanniiの治療のための潜在的な標的である理由を強調した。

OmpA構造と機能

OmpAは、1974年に大腸菌（E.coli）で熱改変可能なタンパク質として最初に同定され、1977年に最初に精製されました。 その分子量は28kDaから36kDaの範囲である。 Omｐａファミリーは，ＧＮＢのOmｐ中に高コピー数を有する表面露出型ポリン蛋白質の群である。 Omｐａのｎ末端ドメインは，外膜に埋め込まれるように八つの膜貫通鎖からなる反平行βバレル構造である。 八本の鎖は外膜の表面に四つの長いループと球状のC末端を形成するペリプラズム領域に三つの短いターンによって接続されている。 特定の細菌株であっても、Omｐａのアミノ酸配列は複数のサブクラスの中で様々である。

近年、AbOmpAの天然構造を明らかにすることにより、研究者らは、様々な臨床分離株からのAbOmpAのアミノ酸が高度に保存されていることを発見しました（>89％）が、ヒトプロテオームと相同ではない。 様々なOmpA様タンパク質を比較することにより、OmpAのC末端ドメインに位置する二つの保存的アミノ酸、R286とAsp271が同定された。 両方のアミノ酸は、ペプチドグリカン（PGN）の成分であるジアミノピメラートアミノ酸（DAP）に非共有結合的に結合する。 この相互作用は、Omｐａが細菌表面の完全性を維持する上で重要な役割を果たすことを示唆している。 一般に，Ｇｎｂ種では，Omｐａは自己二量化によってその構造を安定化させ，βバレル構造とペリプラズム構造との間の曲げ結合が溶解するのを防止する。

AbOmpAは、a.baumanniiが上皮細胞に付着し、侵入するために不可欠です

A.baumanniiは、宿主細胞の内部に侵入し、持続することができます。 第一に、それは宿主細胞に付着し、次に侵入して核に移動する。 宿主細胞を死滅させた後、それは血流および組織に拡散する。 Ａｂｏｍｐａは、ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉの上皮細胞への接着および浸潤を媒介する（図１ ０Ｂ）。 1aの上部のパネル）。 野生型細菌と比較して、等原性AbOmpA変異株は、宿主細胞に侵入することがより困難である。 組換えAbOmpA（rAbOmpA）とのプレインキュベーションは劇的に接着と上皮細胞への高度に侵襲的なa.baumannii05KA103の侵入を阻害します。 またｉｎｖｉｖｏでは，Ａｂｏｍｐａの変異により病因が遅延し，マウス肺炎モデルの血液中の細菌負荷が少ないことが証拠として示された。 OmpAの接着機構については、Smani et al. A.baumanniiはbsaでコーティングされたものよりもフィブロネクションでコーティングされた96ウェルプレートを取り付ける方が簡単であることがわかり、フィブロネクションとのタンパク質結合がOmpAであることが同定され、ompaのfirbronectinへの結合がA.baumanniiと宿主細胞との相互作用の最初のステップであることが示された。

A.baumanniiにおけるOmpAの機能。 上のパネル。 上皮細胞と接触すると、細菌はOmpAをこれらの細胞に秘密にする。 OmpAは核およびmitochondriaで転置できシトクロムcを解放するようにmitochondriaを刺激します。 下のパネル。 ＯＭＰＡは、宿主細胞死を誘発する上皮細胞における一酸化窒素シンターゼ（ｉｎｏｓ）の産生およびＴｏｌｌ様受容体２（ＴＬＲ２）の表面発現を増加させる。 b低濃度では、OmpAはDcを活性化し、次いでCD4+T細胞を刺激してTh1応答を発揮し、高濃度ではOmpaはDcを活性化する。; OmpAはrosを解放するためにmitochondriaを引き起こすことによってDCsを殺す。 c AbOmpAは、補体応答の麻痺を引き起こし、血清中の血清第H因子を停止することができます。 d AbOmpAは非生物的表面を付け、biofilmのマトリックスを形作ることの支配的な役割を担います。 e AbOmpAは、選択的に小分子化合物の透過を可能にする、外膜に位置するポリンタンパク質である

AbOmpAは、外膜小胞（OMVs）を介して宿主細胞に送達された場合、宿主細胞の死を直接引き起こす可能性がある。 図に示すように。 1a、宿主細胞に入った後、AbOmpAはミトコンドリアに局在することができ、a.baumannii感染の初期段階では、AIFは染色体DNAを分解し、上皮細胞のアポトーシスを促進する。 加えて、Ｏｍｐａは、ｏｍｐａの残基３ ２ ０と３ ３ ０との間に位置する、そのモノパルタイト核局在化シグナル（ＮＬＳ）−「ＫＴＫＥＧＲＡＭＮＲＲ」に依存して、宿主細胞の核に転座することもできる。 RAbOmpAのこの細胞内ターゲティングは、宿主細胞のアポトーシスを誘導することができますが、具体的な基礎となるメカニズムは明らかではありません。 a.baumannii ATCC19606から6μ g/mLの濃度で精製されたrAbOmpAは、ヒト喉頭上皮HEp-2細胞に細胞毒性を発揮するのに十分である。 AbOmpAはa.baumanniiを宿主細胞に付着させ、侵入させ、ミトコンドリアと核に局在することによって死に至るが、AbOmpAが他の細胞小器官で働くかどうかは検討されていない。

AbOmpAは自然免疫応答を刺激します

AbOmpAはまた、宿主免疫系に影響を与えます。 Ａｂｏｍｐａ処理は炎症促進性サイトカインまたはケモカインの発現レベルに影響しないが、Ｈｅｐ−２細胞における一酸化窒素合成酵素（ｉｎＯＳ）の産生およびＴｏｌｌ様受容体２（Ｔｌｒ２）の表面発現を増加させる（図２）。 1a、下部パネル）。 それらの両方は、ホスト防衛機構において重要である。 一酸化窒素（NO）は、肺感染症において静菌および殺菌機能を発揮し、この酸化ストレスは細胞死に別の原因因子を提供する。 そして、TLRsは、病原体関連分子パターン（PAMPs）を認識し、免疫応答をトリガします。 骨髄由来樹状細胞（Ｄｃ）に対するＡｂｏｍｐａの効果を図１ ０に示す。 ２ ０ ０ｎｇ／ｍｌの濃度でのＡｂｏｍｐａは、Ｔｌｒ２、ＭＡＰＫおよびＮＦ−κ ｂ経路を介してＤｃを活性化し、ＣＤ４＋ｔ細胞をＴｈ１応答に向かって刺激する。 しかし、AbOmpAは、ミトコンドリアからの活性酸素種（ROS）を増加させることによって、高濃度（≧3μ g/mL）でDcを殺す傾向があります。 ラボンパの接種は、IL-4とINF-cとの間のバランスを損傷し、感染の発生につながったマウスにおけるstype2免疫応答を誘導することができました。 加えて、Ａｂｏｍｐａは、血清第ｈ因子を停止させることによって補体応答系を麻痺させた（図１ ０Ａ）。 1c）。

AbOmpAはバイオフィルム形成を誘導する

バイオフィルムは、主にタンパク質、細胞外DNAおよび多糖類からなる敵対的な条件下で生き残るためにA.baumanniiを可能にする。 国立衛生研究所と疾病予防センターの統計によると、65-80％のヒト感染症はバイオフィルム形成細菌によって引き起こされた。 バイオフィルム形成の多機能特性に基づいて、細菌の接着とバイオフィルム形成に関連する一連の遺伝子は、AbOmpA、β-ラクタマーゼPER-1（blaPER-1）とバイオフィル 実際、A.baumannii ATCC19606のOmpAは、プラスチック表面上に安定したバイオフィルムを形成する上で支配的な役割を果たしている（図1）。 1d）。 AbOmpA対立遺伝子の補充は効率的に能力を復元しながら、AbOmpA変異株は、バイオフィルムを形成するために失敗します。

AbOmpAを介した小分子抗生物質の浸透

ポリンは、GNBの外膜に見出されているβバレルタンパク質のみである。 AbOmpAは薬剤耐性、上皮細胞の付着およびbiofilmの形成と関連付けられる最も豊富なporinです。 Smaniら。 最初の多耐性A.baumanniiの表現型に対するAbOmpAの効果を実証し、OmpA遺伝子の枯渇は、それぞれ8、8および2.67倍クロラムフェニコール、アズトレオナム、およびnalidixicのMICsを減 このデータから，Omｐａはペリプラズム領域からの抗菌化合物の押出に関与し，内膜における流出系と結合することが示唆された。 ポリンによって制御される膜貫通輸送は、栄養素および小分子親水性抗菌化合物を細菌に送達するための重要な方法である。 Ramkumar et al. AbOmpAは選択的に小分子抗生物質の通過を可能にすることを見出した（Fig. 1e）。 例えば、ETX2514の広スペクトルのβラクタマーゼの抑制剤はAbOmpAを通って、突き通り、AbOmpAの依存した方法でsulbactamの抗菌性の活動を高めます。 今後，Ａｂｏｍｐａ結晶構造を明らかにすることにより，基板の予備構造，ポリン蛋白質および透過の関係を明らかにし，小分子基板の設計のためのより多くの情報を提供する。

AbOmpA発現の調節

GNBの中で、OmpA発現に影響を与える要因は、主に栄養素、培養条件、バクテリオファージ感染および代謝酵素などの大腸菌で特徴付けら しかし、A.baumanniiのOmpA調節機構はまだ検討されています。 ＧＮＢ中のOmｐａは同様の二部構造を有するが，細菌の外表面に位置するアミノ酸配列は異なる属の中で様々である。 大腸菌の研究から学ぶことに加えて、我々はA.baumanniiにおけるOmpAの特性を探索することになっています。 近年、AbOmpAはストレス関連の外膜タンパク質であり、その発現は細菌の内部および外部環境によって影響されることが示されている。 感受性株ATCC19606および臨床分離株の長期生存に及ぼす温度、乾燥および栄養欠乏の影響を研究している間、Bravo Z et al. 接着およびバイオフィルム形成関連遺伝子、OmpA、bfmRおよびcsuABは、すべてのバイオフィルムを形成し、血液中のA.baumanniiの広がりの困難につながる、飢えた細胞でダウンレギュレートされたことがわかった。 E.coiで最初に発見された宿主細菌因子であるHfqタンパク質は、バクテリオファージQbのRNA合成に不可欠であり、現在ではストレス応答に関連する転写調節因子として考えられている。 Hfqの不足は細胞の成長を遅らせ、環境の圧力への細胞感受性を高めます。 Ｈｆｑ変異株におけるＯｍｐａの発現レベルは、野生型株におけるそれよりも劇的に低い。 さらに、サブ最小阻害濃度（MIC）で抗生物質の治療下でA.baumanniiにおけるバイオフィルム形成とAbOmpA発現の間に因果関係があります。 吉則他 インキュベートATCC19606と臨床分離株ポリミキシンB（PMB）とコリスチン（CST）の1/2MICと24時間、それぞれ、AbOmpAのmRNAレベルとCST処理ATCC19606株のバイオフィルム細胞の数 同じ結果は、PMBの存在下でR3臨床分離株で観察された。 64μ g/mLおよび128μ g/mLの濃度でメロペネムは、それぞれ1.81および1.63倍によってAbOmpA発現を増加させた。

全体的に、主に最近の研究ではAbOmpAの規制に関与する三つの要因があります。 第一に、飢餓などの恵まれない環境では、それが困難なA.baumanniiは、バイオフィルムを形成し、宿主細胞に付着するために作る、AbOmpAの産生を減少させ、第二に、hfq、その発現レベルがAbOmpAのそれに密接に関連している転写調節因子、最後に、サブMICでいくつかの抗生物質は、AbOmpAの発現とバイオフィルム形成を促進する。 いくつかの要因がA.baumanniiのOmpA exppresionに関連付けられていることが証明されているが、根本的なメカニズムは探求されているままです。

AbOmpAを標的とする治療戦略

ポリペプチド

今日では、OmpAに特異的に結合する合成小ポリペプチドは、A.baumanniiが宿主細胞と接触するのを防ぐように設計されている。 Aoa-2、殺菌活性のないAbOmpAの遮断剤としての環状ヘキサペプチドは、A.baumannii、緑膿菌および大腸菌の生物および非生物の表面への接着を減少させ、125μ g/mLの濃度でA.baumanniiのcstに対する感受性を有意に増加させる。 In vivoでは、CST（10mg/kg）と組み合わせてAOA-2（10mg/kg）の腹腔内注射は、菌血症を有するマウスの生存率を20％改善した。 さらに、細菌および菌類を殺す一連の内生防衛ペプチッドであるAbOmpAと相互に作用しているある古典的な抗菌ペプチッド(AMPs)は次第に発見されました。 例えば、ウシ骨髄性抗菌ペプチド（BMAP-28）およびそのアナログペプチドは、ABOMPAと相互作用することによってMDR-a.baumanniiを殺した。 これらの化合物はAを破壊し始めた。 baumanniiは40μ g/mLの濃度でわずか15分以内に、30分後には、細菌細胞は明らかに細胞質を漏出させて損傷した。 さらに、LL-37は、用量依存的な方法でAbOmpAのアミノ酸残基74-84と相互作用し、a.baumanniiの宿主細胞への接着を減少させた。 しかし、接着に対するLL-37のこの阻害効果は、AbOmpA欠失後に大幅に減少した。 ヒト防御-5（HD5）は、MDR-a.baumanniiを殺す内因性ペプチドである。 HD5の抗菌活性を高めるために、非カチオン残基と非疎水性残基を正に帯電したアルギニンに置き換え、AbOmpAに強く結合し、その毒素中和機能を発揮することができるHd5D5という誘導体を得た。 MDR-黄色ブドウ球菌は異化酵素を産生することによってLL-37に耐性があるという証拠があるが、A.baumanniiが天然AMPsに耐性を発現できるかどうかは報告されていない。 特に殺菌の活動なしでAbOmpAを目標とする総合的で小さいペプチッドは、細菌の進化圧力を誘発することを避け、共同作用効果を出すのに単独でまたは他の抗菌性の混合物と結合することができます。

ワクチン

ワクチンの理想的な抗原として、AbOmpAはヒトゲノムとは異なるゲノムを持つ様々な臨床株の間で保存されています。 羅Gら。 3μ g rOmpA0.1％水酸化アルミニウム（Al（OH）3）でマウスを免疫することが大幅にaに感染した糖尿病動物の生存率を改善することがわかった。 baumannii HUMC1によって40％、およびコントロールと比較して、十倍によって（肺を除く）すべての臓器の細菌コロニーの数を減少させました。 さらに，血清中のromｍｐａに対するＩｇｇ抗体も劇的に増強された。 Badmasti F et al. ATCC19606によって誘導される播種性敗血症を有するマウスの生存率が著しく改善されたことを示した（70％）AbOmpA（8-346aa）の組換え保存免疫優性領域で処理した後、さらに、BAP（1-487aa）との組み合わせはまた、MDR AB-44に感染したマウスの生存率（>80％）を増加させた。 さらに，より高い抗原性およびより低い毒性を有するＡｂｏｍｐａのいくつかの誘導体をバイオインフォマティックおよび免疫インフォマティックツールによって設計した。 例えば、K320およびK322をアラニンで置換し、「NADEEEFWN」を「YKYDFDGVNRGTRGTSEEGTL」、「VVQPGQEAAAPAAAQ」をC末端に置き、N末端の1〜24位を除去したOmpAのアミノ酸配列を改変することにより、12本の鎖を有する新規な免疫原性モデルが得られた。 このＡｂｏｍｐａ由来抗原は緑膿菌とａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉを殺す抗体の産生を誘発することができた。 もう一つの方法は、有効性と耐久性のためにより多くの注目を集めているDNAワクチンを開発することです。 DNAワクチンは生産の間に弱められるか、または死んだ病原性がある含んでいないのでかなり安全、耐えられます。 Hossein et al. AbOmpA遺伝子をクローニングし、真核生物発現ベクター pbudce4.1に挿入し、組換えpbudce4.1–ompAを得た。 この組換えプラスミドでトランスフェクトした後，ヒト皮膚線維芽細胞（ＨＤＦ）は効果的にＡｂｏｍｐａを発現した。 次に、マウスモデルにおけるpbudce4.1–ompAの免疫原性を評価した。 このワクチンで免疫した後、ＩＬ−２、ＩＬ−４、ＩＬ−１ ２、Ｉｇｍ、Ｉｇｇ、およびＩＮＦ−γはすべて血清中で劇的に増加し、対照群と比較してより多くの動物が生存した。 しかし、我々は、宿主ゲノムへのランダムな統合による組換え分子の発癌性の可能性を無視すべきではありません。抗体は、微生物感染に対する防御に使用することができることが広く受け入れられている。

モノクローナル抗体（mab）

抗体は、微生物感染 Ａｂｏｍｐａを標的とする抗体によって誘導される受動免疫は，ＭＤＲおよびＸＤＲ-ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉ感染の潜在的な治療法として考慮されていた。 しかし、ポリクローナル抗OmpA血清による治療は、免疫複合体過敏症、特異的抗体の含有量が低い、感染症の広がりの潜在的な危険性など、多くの避けられな 近年，モノクローナル抗体（ｍａｂ）技術は抗菌性ｍａｂの開発に寄与している。 ポリクローナル抗OmpA血清と比較して、mAbは、より高い安全性、より良好な相同性およびより特異的な標的のようなより多くの利点を有する。 OmpAを標的とするmabは、A.baumannii307.30を殺すためにマクロファージを促進する（AB307。30)、厚いカプセル、特にXDR-A.baumanniiで覆われたものを除いて。 証拠は、臨床分離株へのｍＡｂの結合がｍＡｂとＡＴＣＣ１ ９ ６ ０ ６との間の結合よりもはるかに弱いことを示した。 細胞壁上のカプセルがMAbがXDR-a.baumanniiに結合するのを妨げるかどうか？ K1カプセル陰性変異株（AB307.30）強く抗OmpA mabと組み合わせ、カプセル多糖類はOmpAの結合部位を遮蔽することができることを示唆している。 ＭＡｂとＸＤＲ−Ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉの間の不十分な組み合わせは、さらに解決される必要があり、ＭＡｂは、Ａ．ｂａｕｍａｎｎｉｉの他の保存されたエピトープにも使用することができる。