Bakteriofagien eristys ja isäntäspesifisyyden määritys faagiterapiaa varten : Esimerkkinä Staphylococcus aureus- ja Acinetobacter baumannii -faagit

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin bakteriofagien mahdollista käyttöä faagiterapiatarkoitukseen. Faa-giterapia on mikrobilääkkeiden rinnalle kehitteillä oleva hoitomuoto, joka perustuu bakteerei-ta infektoivien virusten kykyyn tappaa isäntäbakteeria. Bakteriofagien avulla voidaan elimi-noida bakteeri sitä kantavan eliön elimistöstä ja täten parantaa infektio. Tutkimus on ajan-kohtainen, sillä mikrobilääkkeiden teho hiipuu bakteerien kehittäessä resistenssimekanis-meja, joilla ne voivat puolustautua näiden lääkkeiden tappavaa vaikutusta vastaan. Antibi-oottiresistentit ja ihmisille patogeeniset bakteerit lisäävät bakteeri-infektioiden vaarallisuutta. Tämän vuoksi antibioottiresistentit bakteerit ovat yksi ihmiskunnan terveyttä eniten uhkaava tekijä.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli etsiä neljästä sairaalasta kerätystä viemärivesinäytteestä uusia bakteriofageja, jotka infektoivat Acinetobacter baumannii -kantoja,. Toinen osa opin-näytetyötä oli tehdä sioista eristetyille MRSA-kannoille herkkyysmääritykset fRu-Sau02-faagilla. Työssä tutkittiin myös infektoiko kyseinen faagi sioista eristettyjä MRSA-kantoja (MRSA=metisilliini-resistentti Staphylococcus aureus) samalla tapaa kuin se infektoi ihmi-sistä eristettyjä MRSA-kantoja. Tarkoituksena oli myös seuloa fRu-Sau02-faaginäytteen joukosta laajemman isäntäkirjon omaavia bakteriofageja. Projekti tehtiin Helsingin yliopiston Tutkimusohjelmayksikön, Immunobiologian tutkimusohjelmassa, ryhmässä joka tutkii faagi-terapiaa. Tavoitteena oli selvittää voidaanko fRu-Sau02-faagia hyödyntää hoidettaessa si-oista ihmisiin tarttuneita ja infektion aiheuttaneita MRSA-kantoja. Työssä yritettiin myös löy-tää lisää faageja, joilla voidaan hoitaa A. baumannii -bakteerin aiheuttamia infektioita.

Lopputuloksena voidaan todeta, että uusia A. baumannii -kantoja infektoivia bakteriofageja ei löytynyt sairaaloista kerätyistä viemärivesinäytteistä. fRu-Sau02-faagi puolestaan infektoi sioilta eristetyistä MRSA-kannoista 30 %, mikä on suhteellisen hyvä infektioprosentti, mutta rajoittaa sen käyttöä faagiterapiatarkoituksessa. Seulonnan tuloksena voitiin havaita näyt-teessä olevan virusta, joka infektoi yhtä sioilta eristettyä MRSA-kantaa, joka alkuperäisellä fRu-Sau02-näytteellä ei infektoitunut. Saadun viruksen heikon elinkyvyn vuoksi ei voitu määrittää oliko kyseessä mutaatio alkuperäisestä faagista vai jokin muu virus, joka on läh-tenyt kasvamaan seulonnan seurauksena. Täten se ei ole kiinnostava faagiterapian kannal-ta.

The possibility for the use of phages in phage therapy was investigated throughout this pro-ject. Phage therapy is a potential form of treatment to be practiced alongside antibiotics. It is based on the ability of bacteriophages to infect their host bacteria, and thereby eliminate bacteria from the infected host’s system and cure the infection. Antibiotic resistance - the ability of bacteria to resist the antimicrobial effect - as well as pathogenicity, increase the severity of bacterial infections that is one of the main health hazards towards humankind.

The aim of the study was to find new bacteriophages that infect Acinetobacter baumannii-strains. Bacteriophages were searched from sewage water samples collected from four dif-ferent hospitals. The second part of the study involved testing how many MRSA-strains—collected from pig samples—would ultimately be infected by the bacteriophage fRu-Sau02. In addition, the aim of this experiment was to find out whether or not the phage will infect MRSA-strains collected from pigs, similarly to the way it infects human-MRSA-strains. The results gained from this experiment led to the isolation of mutant among the original fRu-Sau02 phage population, in order to find a phage with wider range of host strains. The pro-ject was carried out at the University of Helsinki the Research Programs Unit (RPU) in a group researching phage therapy, in the research program of immunobiology. The aim be-hind the study as a whole, was to find out if the fRu-sau02-phage may be used in the treat-ment of infection caused by MRSA bacteria spread from pigs to humans, as well as to iden-tify more phages that can be used as a treatment for infections caused by A. baumannii.

New bacteriophages that infect A. baumannii-strains were not identified from hospital sew-age waters in this study. Furthermore, phage fRu-Sau02 was found to infect 30 % of pig-MRSA-strains. Even though the coverage is quite good it’s not wide enough for phage ther-apy. Therefore, its use for therapeutical purposes on pigs would be limited. During the screening of mutant fRu-Sau02 phages, a candidate infecting one pig-MRSA-strain was identified, however, the growth of the virus was too weak for further analyzes. Due to the weak growth of this virus it was not possible to determine whether it was a mutant of the original phage. However, due to its weak growth this virus was not of interest for phage therapy purpose.