Bakteriyofajların klinik kökenli bakterilere karşı antimikrobiyal ve antibiyofilm özelliklerinin araştırılması
Investigation of antimicrobial and antibiofilm properties of bacteriophages against bacteria of clinical origin
Yazar: DAMLA DAMAR ÇELİK
Danışman: PROF. DR. BERNA ÖZBEK ÇELİK
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı / Farmasötik Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde görülen antimikrobiyal direnç, günümüzde karşılaşılan en ciddi halk sağlığı tehditlerinden birisidir. Özellikle hastane enfeksiyonu etkeni olarak karşımıza çıkan pan-resistant suşlarla antibiyotik öncesi çağa geri dönülmektedir. Bakteriyofaj uygulamaları antibiyotik direnciyle mücadele etmede umut verici olan eski bir antibakteriyel yöntemdir. Tez çalışmamızın amacı, çeşitli su örneklerinden litik bakteriyofajların izolasyonunun yapılması ve elde edilen suşların morfolojik ve genotipik karakterizasyonunun belirlenmesi, ardından bu fajların in vitro antibakteriyel etkilerinin klinik patojenlere karşı araştırılmasıdır. 
Çalışmamızda, bakteriyofaj izolasyonu deneylerimiz spot test yöntemi ile yapılmıştır. İzole edilen bakteriyofajların konak aralıkları, enfeksiyon çokluğu değerleri, adsorpsiyon oranları, tek gelişim eğrileri, farklı pH ve sıcaklıktaki stabiliteleri ve morfolojik özellikleri belirlenmiştir. Ardından seçilen fajların moleküler karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca fajların tek başlarına ve meropenem veya siprofloksasin ile kombinasyon halinde oluşturdukları antimikrobiyal ve antibiyofilm özellikleri belirlenmiştir. 
İzolasyon çalışmalarımız sonunda numune sulardan Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus konaklı toplam 30 örnekte bakteriyofaj varlığı saptanmıştır. Ardından üreme özelliklerine göre seçilen ikişer E. coli, P. aeruginosa ve S. aureus fajı saflaştırılarak konak aralıkları belirlenmiştir. Denenen suşlar arasında en yüksek litik aktiviteye sahip olan EC-32 ve PA-56 fajının ileri karakterizasyon deneyleri ve TEM mikroskobu analizleri yapılmıştır. Her iki fajın da Caudoviricetes sınıfına ait oldukları belirlenmiştir. EC-32 fajının 15 dakikada %94,62, PA-56 fajının 15 dakikada %91,43 oranında konak bakteriye adsorbe olduğu, latent periyotlarının EC-32 ve PA-56 için sırasıyla 20 ve 40 dakika olduğu bulunmuştur. PA-56 fajının yüksek sıcaklıklara daha dayanıklı olduğu ve pH 7-11 aralığında aktif olduğu saptanmıştır. Her iki fajın meropenem veya siprofloksasin ile kombinasyonu faj-antibiyotik sinerjizmi oluşturmuştur. Ayrıca EC-32 ve PA-56 fajlarının meropenem veya siprofloksasin kombinasyonları antibiyofilm etkiyi arttırmışlardır. 
Sonuç olarak, çalışmamızda izole edilen bakteriyofajlardan ileri araştırmaları yapılan EC-32 ve PA-56 fajlarının saptanan özellikleri ile medikal ya da endüstriyel alanlardaki faj uygulamaları için ileri araştırmalara aday oldukları ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Antimicrobial resistance in treating infectious diseases is one of today's most serious public health threats. We are returning to the pre-antibiotic era, especially with the pan-resistant strains encountered as the causative agent of nosocomial infections. Bacteriophages are an ancient antibacterial method with promising applications in combating antibiotic resistance. The aim of our thesis study is to isolate lytic bacteriophages from various water samples and to determine the morphological and genotypic characterization of the strains obtained, and then to investigate the in vitro antibacterial effects of these phages against clinical pathogens.
In our study, our bacteriophage isolation experiments were performed with the spot test method. Host ranges, infection multiplicity values, adsorption rates, single growth curves, stability at different pH and temperature, and morphological characteristics of isolated bacteriophages were determined. Then molecular characterizations were made of the selected phages. In addition, the antimicrobial and antibiofilm properties of phages, either alone or in combination with meropenem or ciprofloxacin, were determined.
At the end of our isolation studies, the presence of bacteriophages was detected in a total of 30 samples from Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Staphylococcus aureus hosts. Then, two E. coli, two P. aeruginosa and two S. aureus phages selected according to their reproductive characteristics were purified, and their host ranges were determined. Further characterization experiments and TEM microscopy analyzes of EC-32 and PA-56 phage, which have the highest lytic activity among the strains tested, were performed. Both phages were determined to belong to the Caudoviricetes class. It was found that EC-32 phage was adsorbed 94.62% in 15 minutes, and PA-56 phage was adsorbed 91.43% in 15 minutes to the host cells, and the latent periods were found 20 and 40 minutes for EC-32 and PA-56, respectively. It has been determined that PA-56 phage is more resistant to high temperatures and is active in the pH 7-11 range. Combination of both phages with meropenem or ciprofloxacin produced phage-antibiotic synergism. In addition, meropenem or ciprofloxacin combinations of EC-32 and PA-56 phages increased the antibiofilm effect.
As a result, it has been revealed that EC-32 and PA-56 phages, which were further researched from the bacteriophages isolated in our study, are candidates for further research for phage applications in medical or industrial fields with their detected properties.