Možnosti terapeutického ovlivnění stafylokokových infekcí prostřednictvím bakteriofágů a vybrané metody testování citlivosti stafylokoků in vitro

DVOŘÁČKOVÁ, Milada, Filip RŮŽIČKA, Monika DVOŘÁKOVÁ HEROLDOVÁ, Lukáš VACEK, Dana BEZDĚKOVÁ, Martin BENEŠÍK, Petr PETRÁŠ a Roman PANTŮČEK. Možnosti terapeutického ovlivnění stafylokokových infekcí prostřednictvím bakteriofágů a vybrané metody testování citlivosti stafylokoků in vitro. Epidemiologie, mikrobiologie, imunologie. Praha: Mladá fronta a.s., 2020, roč. 69, č. 1, s. 10-18. ISSN 1210-7913.

Základní údaje

• Originální název: Možnosti terapeutického ovlivnění stafylokokových infekcí prostřednictvím bakteriofágů a vybrané metody testování citlivosti stafylokoků in vitro
• Název česky: Možnosti terapeutického ovlivnění stafylokokových infekcí prostřednictvím bakteriofágů a vybrané metody testování citlivosti stafylokoků in vitro
• Název anglicky: Therapeutic potential of bacteriophages for staphylococcal infections and selected methods for in vitro susceptibility testing of staphylococci
• Autoři: DVOŘÁČKOVÁ, Milada (203 Česká republika, garant, domácí), Filip RŮŽIČKA (203 Česká republika, domácí), Monika DVOŘÁKOVÁ HEROLDOVÁ (203 Česká republika, domácí), Lukáš VACEK (203 Česká republika, domácí), Dana BEZDĚKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Martin BENEŠÍK (203 Česká republika, domácí), Petr PETRÁŠ (203 Česká republika) a Roman PANTŮČEK (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: Epidemiologie, mikrobiologie, imunologie, Praha, Mladá fronta a.s. 2020, 1210-7913.

Další údaje

• Originální jazyk: čeština
• Typ výsledku: Článek v odborném periodiku
• Obor: 30303 Infectious Diseases
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• WWW: URL
• Impakt faktor: Impact factor: 0.444
• Kód RIV: RIV/00216224:14110/20:00114806
• Organizační jednotka: Lékařská fakulta
• UT WoS: 000531732800002
• Klíčová slova česky: Staphylococcus; MRSA; fágová terapie; biofilm; Stafal®
• Klíčová slova anglicky: MRSA; Phage therapy; Stafal®; Staphylococcus; biofilm
• Štítky: 14110113, podil, rivok
• Příznaky: Mezinárodní význam, Recenzováno

Anotace

Cíl práce: Kmeny Staphylococcus aureus patří mezi obávané bakteriální původce nozokomiálních i komunitních infekcí, a to hlavně tehdy, jsou-li rezistentní k antibiotikům, či mají-li významné faktory patogenity, nebo jsou schopny tvořit odolný biofilm. Hledání nových terapeutik, účinných na takové kmeny, je jednou z hlavních priorit medicíny a vědeckého výzkumu. Cílem studie bylo popsat výskyt S. aureus a podíl kmenů rezistentních k methicilinu (MRSA) diagnostikovaných v laboratořích Mikrobiologického ústavu Lékařské fakulty Masarykovy univerzity (LF MU) a Fakultní nemocnice (FN) u sv. Anny v Brně v letech 2011–2018. U vybraných kmenů S. aureus byla studována schopnost tvorby biofilmu, testována citlivost k antibiotikům a k fágovému přípravku Stafal®. Podmínkou bylo navrhnout metodu vhodnou pro jednoduché rutinní testování citlivosti bakterií k fágům. Materiál a metody: U 867 klinických izolátů S. aureus a u 132 kmenů náležících k dalším druhům rodu Staphylococcus (izolovaných v letech 2011–2017) byla testována citlivost k fágovému preparátu Stafal® za použití metody dvouvrstevného agaru. U všech kmenů S. aureus byla testována schopnost tvorby biofilmu modifikovanou Christensenovou metodou využívající mikrotitrační destičky a citlivost k protistafylokokovým antibiotikům (Diskovým difuzním testem). U 95 kmenů S. aureus byla metoda dvouvrstevného agaru (MDA) porovnána s námi navrženou metodou, která je založena na úbytku optické denzity (MOZ) bakteriální suspenze. Výsledky: Ve sledovaném období bylo v laboratořích LF MU a FN u sv. Anny v Brně diagnostikováno průměrně 2 900 kmenů S. aureus ročně. V hemokulturách a venózních katetrech s nálezem S. aureus byl podíl kmenů MRSA 8,8–15,2 %. Bylo potvrzeno, že kmeny S. aureus izolované z venózních katetrů a hemokultur byly silnějšími producenty biofilmu než kmeny z jiných klinických materiálů. Kmeny MRSA produkovaly biofilm silněji než kmeny methicilin citlivé (MSSA). K preparátu Stafal® bylo citlivých 90,4 % kmenů S. aureus. V souboru MRSA to bylo dokonce 99,0 % citlivých kmenů. Nebyla prokázána souvislost mezi citlivostí ke Stafalu® a schopností tvořit biofilm. Přesto, že jde o preparát zaměřený na S. aureus, byla určitá citlivost (26,5 %) prokázána i u dalších druhů stafylokoků. Nová jednoduchá metoda navržená pro rutinní testování citlivosti k fágovým preparátům pomocí MOZ byla srovnatelně citlivá a spolehlivá jako běžně používaná metoda MDA, kromě jednoduchosti a časové nenáročnosti přináší výhodu také v tom, že po prodloužení kultivace suspenze a frekvence měření můžeme sledovat i dynamiku působení fágů. Závěry: Ukázalo se, že podíl diagnostikovaných kmenů MRSA odpovídá výskytu kmenů v celé České republice a že zjištění týkající se produkce biofilmu jsou v souladu s dosavadními vědeckými poznatky. Hostitelské spektrum přípravku Stafal® je relativně široké a zahrnuje většinu kmenů S. aureus i některé koaguláza-negativní stafylokoky. Nejvyšší účinnost vykazuje na kmeny MRSA s další přidruženou rezistencí k antibiotikům (99,4 %). Na základě testování 867 kmenů S. aureus a 132 jiných druhů stafylokoků in vitro bylo prokázáno, že fágový preparát Stafal® je vhodným kandidátem pro léčbu stafylokokových infekcí i tam, kde klasická antibiotika selhávají. Navíc byla navržena jednoduchá metoda, jak rutinně testovat citlivost k fágům u klinických bakteriálních izolátů, což je nezbytným předpokladem terapeutické aplikace.

Anotace anglicky

Aim: Staphylococcus aureus strains are the cause of frightening hospital and community infections, especially when they are resistant to antimicrobials, have important pathogenicity factors, or have biofilm production ability. Looking for novel therapeutic options which would be effective against such strains is one of the highest priorities of medicine and medical research. The study aim was to describe the occurrence of S. aureus strains and proportion of methicillin resistant strains (MRSA) detected in laboratories of the Microbiological Institute, Faculty of Medicine, Masaryk University (FM MU) and St. Anne's University Hospital, Brno in 2011–2018. Selected strains of S. aureus were tested for biofilm production ability and susceptibility to antimicrobials and Stafal®, a phage therapeutic agent. A prerequisite was to develop a simple routine method suitable for phage susceptibility testing of bacteria. Material and methods: Altogether 867 clinical isolates of S. aureus and 132 strains of other species of the genus Staphylococcus (isolated in 2011–2017) were tested for susceptibility to the phage therapy preparation Stafal® using the double-layer agar method. All strains of S. aureus were tested for biofilm production ability by the modified Christensen method with the use of titration microplates and for susceptibility to antistaphylococcal antibiotics by the disk diffusion test. For 95 S. aureus strains, the outcome of the double-layer agar method (DAM) was compared with that of our newly designed method (ODM) based on optical density decrease of the bacterial suspension. Results: During the study period, the laboratories of the Faculty of Medicine, Masaryk University (FM MU) and St. Anne's University Hospital, Brno detected 2900 strains of S. aureus per year on average. The proportion of MRSA among S. aureus isolates from blood culture and venous catheters ranged between 8.8–15.2 %. S. aureus strains recovered from venous catheters and blood culture were confirmed as stronger biofilm producers than those from other clinical specimens. MRSA strains showed higher biofilm production than methicillin susceptible strains (MSSA). As many as 90.4 % of S. aureus strains tested susceptible to the Stafal® preparation. Even a higher proportion, i.e. 99.0 %, of MRSA strains were Stafal® susceptible. No relationship was found between Stafal® susceptibility and biofilm production ability. Although Stafal® targets primarily S. aureus, some susceptibility (26.5 %) was also found for other staphylococcal species. A novel simple method designed for routine testing of susceptibility to phage therapy preparations based on optical density decrease was comparably sensitive and reliable as the commonly used double-layer agar method (DAM) and, in addition to being easy and rapid to perform, after prolonged suspension culture and at higher measurement frequency, it has an extra advantage of providing the possibility for monitoring also phage action dynamics. Conclusions: The proportion of MRSA strains detected in this study is comparable to that reported for the whole Czech Republic, and the biofilm production data are consistent with scientific evidence. The host range of the Stafal® preparation is relatively wide and covers most strains of S. aureus and some coagulase negative staphylococci. The highest efficiency of Stafal® (99.4 %) was observed against MRSA strains with multiple types of antibiotic resistance. In vitro testing of 867 strains of S. aureus and 132 other staphylococcal species has shown the phage therapy preparation Stafal® to be a suitable candidate therapeutic option for the treatment of staphylococcal infections, especially in case of failure of conventional antibiotic therapy. Moreover, a simple method for routine phage susceptibility testing of clinical bacterial isolates has been designed, which is an essential tool to be used in phage therapy.

Návaznosti

• MUNI/A/1237/2019, interní kód MU: Název: Diagnostika nozokomiálních infekcí a možnosti jejich prevence a terapie (Akronym: DNIMJPT)

Investor: Masarykova univerzita, Diagnostika nozokomiálních infekcí a možnosti jejich prevence a terapie, DO R. 2020_Kategorie A - Specifický výzkum - Studentské výzkumné projekty

• NV16-29916A, projekt VaV: Název: Využití bakteriofágů v léčbě nozokomiálních infekcí spojených s multirezistencí či tvorbou biofilmu
• VI20172020069, projekt VaV: Název: Vývoj moderních instrumentálních metod pro rychlou detekci a identifikaci vybraných B-agens a toxinů (Akronym: VMIMRDIBT)

Investor: Ministerstvo vnitra ČR, Vývoj moderních instrumentálních metod pro rychlou detekci a identifikaci vybraných B-agens a toxinů