Možnosti terapeutického ovlivění bakterie Staphylococcus aureus pomocí bakteriofága JK2

OSOWSKI, Martin, Alena SIVÁKOVÁ, Filip RŮŽIČKA and Tibor BOTKA. Možnosti terapeutického ovlivění bakterie Staphylococcus aureus pomocí bakteriofága JK2 (Possibilities of therapeutic influence of Staphylococcus aureus bacteria by bacteriophage JK2). In Tomáškovy dny 2023. 2023. ISBN 978-80-280-0314-2. Available from: https://dx.doi.org/10.5817/CZ.MUNI.P280-0314-2023.

Basic information

• Original name: Možnosti terapeutického ovlivění bakterie Staphylococcus aureus pomocí bakteriofága JK2
• Name in Czech: Možnosti terapeutického ovlivění bakterie Staphylococcus aureus pomocí bakteriofága JK2
• Name (in English): Possibilities of therapeutic influence of Staphylococcus aureus bacteria by bacteriophage JK2
• Authors: OSOWSKI, Martin (203 Czech Republic, belonging to the institution), Alena SIVÁKOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Filip RŮŽIČKA (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Tibor BOTKA (203 Czech Republic, belonging to the institution).
• Edition: Tomáškovy dny 2023, 2023.

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Conference abstract
• Field of Study: 10606 Microbiology
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: Sborník konference
• RIV identification code: RIV/00216224:14110/23:00134683
• Organization unit: Faculty of Medicine
• ISBN: 978-80-280-0314-2
• Doi: http://dx.doi.org/10.5817/CZ.MUNI.P280-0314-2023
• Keywords (in Czech): Staphylococcus aureus; bakteriofág; terapie
• Keywords in English: Staphylococcus aureus; bacteriophage; therapy

Abstract

Staphyloccocus aureus je oportunní patogen s běžným výskytem v lidské mikrobiotě s četnými faktory virulence. Klinicky relevantní je především u infekcí poúrazových, pooperačních a jinak imunokompromitovaných pacientů ve zdravotnických zařízeních. Infekce má pyogenní charakter se sklonem ke tvorbě abscesů, ve vážnějších případech může dojít k sepsi, či syndromu toxického šoku (TSS). Terapie je komplikována nárůstem antibiotické rezistence, typickým případem je meticilin-rezistentní S. aureus (MRSA) a méně prevalentní, vankomycin-rezistentní S. aureus (VRSA). V roce 2019 představoval S. aureus 26 % úmrtí způsobených antimikrobiální rezistencí ve vyspělých zemích. Výhradně MRSA byl v témže roce přímo odpovědný za více než 100 tisíc úmrtí globálně. Vzestup a šíření rezistentních kmenů spolu se sporadickou inovací v oblasti nových antibiotik vede k nutnosti zvážení alternativních terapií. Nabízí se aplikace bakteriofágů, virů napadajících bakterie, jejichž užívání se do jisté míry zachovalo přes advent penicilinu, a to především v Polsku, Gruzii a Rusku. Použití začínají nacházet v omezené míře taktéž v USA. Mezi hlavní výhody oproti antibiotikům patří baktericidní charakter, vysoká specificita a schopnost replikace. Námi použitý bakteriofág JK2 (812K1/420), náležící čeledi Myoviridae, rodu Kayvirus, se replikuje lytickým cyklem. Virion je složen z ikosahedrální kapsidy, obsahující lineární dsDNA o délce 138 kb, kontraktilního bičíku a hostu-specifické dvouvrstevné bazální ploténky. Kmeny S. aureus použité v této práci byly izolovány ze vzorků z ran pacientů FNUSA z roku 2021 v celkovém počtu 160. Tyto kmeny byly spolu s fágem JK2 kultivovány v mikrotitračních destičkách, po dobu 20 hodin, přičemž byla měřena absorbance v čase, jejíž změna korespondovala dělení, popř. lyzi bakterií. Kmeny byly na základě absorbančních křivek klasifikovány do tří skupin: citlivé, rezistentní a přechodně citlivé, které byly zprvu citlivé k fágu, avšak v řádu hodin nabyly rezistence a úspěšně se kultivovaly. Příčina přechodné citlivosti byla hypotézována. Podpořeno z programového projektu Ministerstva zdravotnictví ČR s reg. č. NU21J-05-00035.

Abstract (in English)

Staphyloccocus aureus is a common opportunistic pathogen in the human microbiota with multiple virulence factors. It is clinically relevant especially in infections of post-traumatic, post-operative and otherwise immunocompromised patients in healthcare settings. The infection is pyogenic in nature with a tendency to abscess formation; and in more severe cases, sepsis or toxic shock syndrome (TSS) may occur. Therapy is complicated by an increase in antibiotic resistance, the typical case being methicillin-resistant S. aureus (MRSA) and the less prevalent, vancomycin-resistant S. aureus (VRSA). In 2019, S. aureus accounted for 26% of deaths due to antimicrobial resistance in developed countries. MRSA alone was directly responsible for more than 100,000 deaths globally in the same year. The rise and spread of resistant strains, coupled with sporadic innovation in new antibiotics, has led to the need to consider alternative therapies. The application of bacteriophages, viruses attacking bacteria whose use has been preserved, through the advent of penicillin, particularly in Poland, Georgia and Russia. They are also becoming used to a limited extent in the USA. The main advantages over antibiotics include bactericidal character, high specificity and replication capacity. Our bacteriophage JK2 (812K1/420), belonging to the family Myoviridae, genus Kayvirus, replicates through a lytic cycle. The virion is composed of an icosahedral capsid containing a 138 kb long linear dsDNA, a contractile tail and a host-specific double-layered basal plate. The S. aureus strains used in this study were isolated in 2021 from wound samples of FNUSA patients, totaling 160. These strains along with phage JK2 were cultured in microtiter plates for 20 hours, and the absorbance was measured over time, the change in which corresponded to bacterial growth or lysis. Based on the absorbance curves, the strains were classified into three groups: sensitive, resistant and transiently sensitive, which were initially sensitive to the phage but acquired resistance within hours and cultured successfully. The cause of the transient sensitivity was hypothesized. Supported by the programme project of the Ministry of Health of the Czech Republic with reg. no. NU21J-05-00035.

Links

• NU21J-05-00035, research and development project: Name: Synergie lytických bakteriofágů a antibiotik v léčbě povrchových infekcí způsobených Staphylococcus aureus (Acronym: PAS-based therapy of S. aureus infections)

Investor: Ministry of Health of the CR, Subprogram 2 - junior