Απομόνωση και χαρακτηρισμός βακτηριοφάγων με ξενιστές βακτήρια του γένους Escherichia

Σούκου, Βασιλική

Isolation and characterization of bacteriophages infecting Escherichia sp. bacteria

Πτυχιακή εργασία

Author

Σούκου, Βασιλική

Date

2024-03-12

Advisor

Βογιατζάκη, Χρυσάνθη
Skliros, Dimitrios

Πτυχιακή Εργασία (4.440Mb)

Δήλωση Συγγραφέα Προπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας (328.5Kb)

Keywords

Βακτηριοφάγοι ; Escherichia coli ; Ανθεκτικότητα ; Φαγοθεραπεία

Abstract

Η ολοένα αυξανόμενη ανάπτυξη ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων, αποτελεί ένα μείζον θέμα Δημόσιας Υγείας παγκοσμίως. Κάθε χρόνο όλο και περισσότερα περιστατικά αντοχής καταγράφονται προκαλώντας έντονη ανησυχία στην επιστημονική κοινότητα. Για αυτόν τον λόγο οι επιστήμονες προσπαθούν να βρουν εναλλακτικούς τρόπους καταπολέμησης των βακτηριακών μολύνσεων, τόσο στα πλαίσια της ιατρικής και της θεραπείας ανθρώπων, όσο και σε τομείς όπως η κτηνοτροφία, η γεωπονία, οι υδατοκαλλιέργειες κ.α. Πολλές εναλλακτικές έχουν προταθεί, όμως μία από τις πιο ελπιδοφόρες είναι η χρήση βακτηριοφάγων, ιών που προσβάλλουν και σε πολλές περιπτώσεις σκοτώνουν βακτήρια. Στην παρούσα πτυχιακή γίνεται αναφορά κυρίως στο βακτήριο Escherichia coli ( E.coli). To συγκεκριμένο βακτήριο αποτελεί φυσιολογική χλωρίδα του γαστρεντερικού συστήματος των ανθρώπων και των ζώων. Σε κάποιες περιπτώσεις όμως μπορεί να προκαλέσει εντερίτιδες, ουρολοιμώξεις και σηψαιμίες. Το πρόβλημα της αντοχής σε αντιβιοτικά επηρεάζει συχνά τέτοιες περιπτώσεις στο συγκεκριμένο βακτήριο. Η επιμόλυνση από το βακτήριο E. coli, όπως και πολλά άλλα παθογόνα βακτήρια, δεν έχει μόνο κλινικές διαστάσεις, αλλά και περιβαλλοντικές, όπως για παράδειγμα μπορεί να επιμολύνει φυτικές καλλιέργειες, ιχθυοκαλλιέργειες, τρόφιμα και να επηρεάσει πολλούς ακόμα τομείς της ανθρωπογενούς δραστηριότητας. Οι βακτηριοφάγοι μπορούν να εφαρμοσθούν σε όλους αυτούς τους τομείς, αφού προηγηθεί στοχευμένη έρευνα. Σε αυτήν την εργασία, συλλέχθηκαν στο σύνολο εξήντα τέσσερα (64) περιβαλλοντικά δείγματα από όλη την Ελλάδα και απομονώθηκαν έξι (6) φάγοι από τους οποίους οι τέσσερις (4) είχαν έντονη λυτική δράση, έναντι περιβαλλοντικών στελεχών E. coli. Ο προσδιορισμός του εύρους των ξενιστών έδειξε ότι η πλειοψηφία των φάγων εμφάνισε στενό εύρος ξενιστών, ενώ ο ένας από τους έξι φάγους έχει μεγαλύτερο φάσμα λυτικής δράσης από τους υπόλοιπους. Από την μορφολογία τους αντλήθηκε η πληροφορία ότι ανήκουν στην κλάση Claudoviricetes. Για δύο από τους έξι βακτηριοφάγους πραγματοποιήθηκε η διαδικασία πέψης με περιοριστικά ένζυμα, εμφανίζοντας διαφορετικά μοτίβα πέψης. Ο εν μέρει μικροβιολογικός χαρακτηρισμός τους έδειξε ότι μπορούν να προσροφηθούν από τους ξενιστές τους εντός πέντε λεπτών, ενώ προσδιορίσθηκε και ο λυτικός τους κύκλος. Οι βακτηριοφάγοι που απομονώθηκαν φαίνονται να έχουν υψηλή λυτική ικανότητα. Μελλοντική μελέτη εις βάθος στα μοριακά τους χαρακτηριστικά και η in vivo έρευνά τους, θα μας εμφανίσουν εάν θα μπορούσαν μελλοντικά να χρησιμοποιηθούν ως αντιμικροβιακοί βιολογικοί παράγοντες.

Abstract

The ever-increasing rates of multidrug resistant bacteria (MDR) amongst hospitals around the world, have raised concern about an emergent health crisis. Numerous cases of antibiotic resistance are published every year validating the growing concern of the scientific community. For that reason, researchers in the fields of human/veterinary medicine, agriculture, aquaculture and more, are now focusing on alternative ways to fight infections caused by the resistant bacteria. A lot of suggestions have been made with varying results and effectiveness. The one that seems to be the most promising, includes the use of bacteriophages; viruses that target and potentially kill bacteria. This dissertation focuses mainly on the bacterium Escherichia coli (E. coli). Escherichia coli bacteria normally live in the intestines of healthy people and animals. Most types of E. coli are harmless or cause mild disease. Some strains though are commonly isolated from patients with enteritis, urinary tract infections, meningitis and septicemia. The uncontrolled rise of multi drug resistance can often affect such cases. E. coli does not only have clinical dimensions, but also many environmental ones. Bacteriophages have many applications in both those fields and can be used as treatment, after the necessary research is contacted. For the purposes of this dissertation, 64 environmental samples from all around Greece have been collected and 6 phages were isolated from those. Four out of the six bacteriophages have high lytic activity against environmental E. coli bacterial strains. Host range test has been performed and showed that the majority of the phages have a very narrow host range, while one of them can infect more than one environmental strains, meaning this phage has a wider host range than the others. Based on their morphology, they are members of the Claudoviricetes taxonomy class. Two out of six phages were tested with restriction enzymes and the results showed different digestion patterns. After partial microbiological characterization the adsorption time, burst sized and replication time were also determined. The isolated bacteriophages seem to have high lytic activity. Promising results were obtained, but further and deeper molecular research is required to show if these viruses can really be used as future antimicrobial biological factors.