Hastane enfeksiyonu etkeni acinetobacter baumannii suşlarına özgü litik bakteriyofajların elde edilmesi ve tedavide kullanım potansiyelinin araştırılması
Acquisition of LYTİC bacteriophages specific to acinetobacter baumannii strains affecting hospital infection and investigation of potential to use in treatment
Yazar: HİLAL BAŞAK EROL
Danışman: PROF. DR. NURTEN ALTANLAR ; PROF. DR. SULHİYE YILDIZ ; DOÇ. DR. BANU KAŞKATEPE
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Acinetobacter = Acinetobacter ; Acinetobacter baumannii = Acinetobacter baumannii ; Bakteriyofajlar = Bacteriophages ; Biyofilmler = Biofilms ; Tedavi = Treatment ; Çapraz enfeksiyon = Cross infection ; İlaçlara direnç = Drug resistance ; İlaçlara direnç-çoklu = Drug resistance-multiple

Özet:
Acinetobacter baumannii (A. baumannii), çoklu ilaç dirençli suşların ortaya çıkması ve neden olduğu enfeksiyonlarda artış nedeniyle önemli insan patojenleri arasında sayılmaktadır. Bu durum antibiyotiklere alternatif tedavi yöntem ve stratejilerinin geliştirmesinin önemini artırmıştır. Bakteri türlerine özgü olan bakteriyofajlar, tedavide önemli bir seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır. 'Faj terapi' olarak adlandırılan, enfeksiyon etkenlerinin bakteriyofajlarla ortadan kaldırılması işlemi günümüzde yeniden önem kazanmıştır. Bakteriyofajlar, biyofilm içerisindeki bakteriler üzerinde kimyasal antibiyotikler veya biyositlerden daha farklı davranmakta ve biyofilmin ortadan kaldırılmasında farklı aşamalarda etkin olabilmektedirler. Çalışmamızda önemi her geçen gün artan dirençli A. baumannii enfeksiyonlarına karşı, tedavide alternatif olabileceği düşünülen faj terapisine katkıda bulunmak amacıyla hastane enfeksiyonu etkeni A. baumannii suşlarına özgü litik bakteriyofajların elde edilmesi ve tedavide kullanım potansiyelinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla farklı çevresel su örneklerinden litik bakteriyofajlar izole edilmiş, elde edilen bakteriyofajlardan plak morfolojisi ve litik aktivitesine göre 2 faj seçilerek morfolojik olarak karakterize edilmiş ve tüm genom dizileri elde edilerek A. baumannii biyofilmlerine karşı etkinliği değerlendirilmiştir. Ayrıca bu fajların A. baumannii izolatlarının olgun bilyofilmleri üzerine etkisi antibiyotikle (kolistin) ardışık ve sıralı olarak denenmiş ve sonuçlar tekli kullanım modelleri ile de karşılaştırılmıştır. Alınan 31 su örneğinin 13'ünde A. baumannii fajının varlığı saptanmıştır. Bu çalışmada izole edilen 80 A. baumannii fajınıın, 4 farklı hastaneden temin edilen 78 A. baumannii izolatı üzerinde denenen konak aralığının % 32 ile % 78 arasında değiştiği görülmektedir. Karakterizasyon ve biyofilm çalışmaları için seçilen K3 fajının % 78, C2 fajının % 32 etkinliğe sahip olduğu bulunmuştur. Alınan TEM görüntülerinde C2 fajının 50 x 41,6 nm baş ve 12,5 x 6,25 kuyruğa sahip Podoviridae ailesi üyesi olduğu, K3 fajıının 127,59 x 124,14 nm ve 117,24 x 13,79 nm kuyruğa sahip Myoviridae ailesi üyesi olduğu belirlenmiştir. Çalışmada tüm genom dizilemesi de yapılan C2 ve K3 fajının benzer fajlarla yakın ilişkisi ortaya konmuştur. C2 fajının Obolenskvirus cinsi ile benzerlik gösterdiği ve yeni bir üyesi olarak sınıflandırılabileceği düşünülmektedir. K3 fajı ise Saclayvirus cinsi içinde,  % 94 Acinetobacter phage vB_AbaM_phiAbaA1 ile yüksek benzerlik göstermektedir. A. baumannii olgun biyofilmleri üzerine 2 fajın biyofilm etkinlikleri arasında belirgin fark bulunmamıştır ve fajlar, antibiyotikle sağlanan etkiye paralel etki aralığı göstermişlerdir. Fajların biyofilm üzerine 6 saat gibi kısa sürelerde daha etkin olduğu tespit edilmiş ve kokteyl olarak kullanımının fajların daha düşük konsantrasyonlarını kullanmaya olanak sağladığı bulunmuştur. Çalışmamızda aynı zamanda olgun biyofilm kütlesi üzerine faj ile antibiyotiğin ardışık ve birlikte uygulanmasının tekil uygulamalara kıyasla daha etkin olduğu görülmüştür. Çalışmamızda gelecek için ümit vaadeden olumlu sonuçlar elde edilmiştir ve bakteriyel enfeksiyonlarda terapötik amaçlı kullanılmak üzere faj uygulamalarının oldukça yüksek potansiyeli olduğu saptanmıştır.

Abstract:
Acinetobacter baumannii (A. baumannii) is considered one of the most important human pathogens due to the emergence of multi-drug resistant strains and the increase in infections caused. This has increased the importance of developing alternative therapies and strategies for antibiotics. Bacteriophages specific to bacterial species and destroying / eating bacteria are emerging as an important option in treatment. The process of removing the infection agents from the bacteriophages, called 'phage therapy', is now important again. Bacteriophages behave differently than bacterial antibiotics or biocides on the bacteria in the biofilm and may behave differently in different situations during the lifting of the biofilm. In our study, it was aimed to obtain lytic bacteriophages specific to the nosocomial infection agent A. baumannii strains and to investigate the potential of use in treatment in order to contribute to phage therapy, which is thought to be an alternative in treatment against resistant A. baumannii infections, whose importance is increasing day by day. For this purpose, lytic bacteriophages were isolated from different environmental water samples, 2 phages were selected from the obtained bacteriophages according to their plaque morphology and lytic activity, and they were morphologically characterized and their efficacy against A. baumannii biofilms was evaluated by obtaining all genome sequences. In addition, the effects of these phages on mature biofilms of A. baumannii isolates were tested simultaneously and sequentially with antibiotics (colistin) and the results were compared with single use models. The presence of A. baumannii phage was detected in 13 of 31 water samples taken in total. In this study, it is observed that the efficacy of the phages varied between 32% and 78% as a result of the host range tested on 78 A. baumannii isolates of 80 A. baumannii phages isolated from 4 different hospitals. In the continuation of the study, it was found that K3 phage selected for characterization and biofilm studies had 78% and C2 phage 32%. In TEM images taken, the C2 phage is a member of the Podoviridae family with 50 x 41.6 nm head and 12.5 x 6.25 tail, while K3 phage has 127.59 x 124.14 nm and 117.24 x 13.79 nm tail determined to be a member Myoviridae. In the study, the close relationship of C2 and K3 phages, which were also sequenced in the whole genome, with similar phages was revealed. It is thought that the C2 phage is similar to the Obolenskvirus genus and can be classified as a new member. The K3 phage has high similarity with 94% Acinetobacter phage vB_AbaM_phiAbaA1 within the Saclayvirus genus. There was no significant difference between the biofilm activities of the 2 phages on A. baumannii mature biofilms, and the phages showed a range of action parallel to the antibiotic effect. Phages have been found to be more effective on biofilm in as little as 6 hours, and the use of phages as cocktails has been found to allow the use of lower concentrations of phages. In our study, it was also observed that the sequential and combined application of phage and antibiotic on the mature biofilm mass was more effective than single applications. In our study, promising positive results for the future were obtained and phage applications were found to have a very high potential to be used for therapeutic purposes in bacterial infections.