Antibiyofilm ajanı olarak Pseudomonas aeruginosa fajlarının izolasyonu, karakterizasyonu, biyofilm oluşumu üzerine olan inhibe edici etkileri
Isolation, characterization and inhibiting effects of Pseudomonas aeruginosa phages as an antibiofilm agent on formation of biofilm
Yazar: GİZEM TALAŞ
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN CORAL
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Pseudomonas aeruginosa birçok yüzeye tutunarak biyofilm oluşturan patojen bir mikroorganizma olmakla birlikte, bu mikroorganizmanın oluşturduğu biyofilmler tıpta, endüstriyel ve ticari sistemler gibi birçok farklı sektörde önemli bir yere sahiptir. Biyofilmler gerek doğal yapısı gerekse de bünyesinde inaktif hücreleri barındırması sebebiyle, antibiyotikler ve çeşitli kimyasal maddeler bu yapıyı ortadan kaldırmak için yetersiz kalmaktadır. 
Tıp, gıda, su, mandıra, şarap, denizcilik, enerji santralleri gibi birçok farklı endüstri biyofilm oluşumuna maruz kalmaktadır. Hücre dışı polimerik maddeler içeren bu mikrobiyal hücreler, canlı ve cansız yüzeylerde kolonize olarak tüm endüstriler için ciddi bir sorun teşkil etmekte, proseslerini etkilemekte, ürün kalitesinin düşmesine ve ekonomik kayıplara yol açmaktadır. Biyofilm yapısını uzaklaştırmak için kullanılan geleneksel yöntemler olan; antibiyotik ve dezenfektanlar genellikle yeterli etkinliğe sahip olamamaktadır. Antimikrobiyal etkili kimyasalların yüksek dozda kullanımı, endüstriyel sistemlerde çevresel sorunlara yol açmakta, tıp alanında ise uygulamalarda engel teşkil etmektedir. Birçok endüstri, bu tehdidin farkında olsa dahi biyofilm oluşumunu kontrol etmek oldukça zorlu bir süreçtir. Bu durum, biyofilmin iyileştirilmesi ve kontrolü hakkında daha fazla araştırma yapılması gerekliliğini doğurmaktadır.
Tez çalışmasının amacı, Dünya' da ve ülkemizde tıp ve endüstriyel alanda biyofilm oluşturarak tedavisi mümkün olmayan hastalıklara, ticari ve ekonomik kayıplara sebep olan Pseudomonas aeruginasa' ya özgü litik bakteriyofajların izole edilmesi, karakterize edilmesi ve bakterinin oluşturduğu biyofilm yapısı üzerinde fajların, antibiyotiklerin ve fajlarla kombine olarak kullanılan antibiyotiklerin etkilerinin incelenmesi ve alternatif yöntemlerden biri olarak kullanılabilme potansiyelini araştırmaktır. 
Mersin ili kanalizasyon atık sularından izole ve karakterize edilen Pseudomomas aeruginosa suşlarının biyofilm oluşturma kapasitesi güçlü olarak belirlendi ve bu bakterilerin litik fajlarının biyofilm oluşumu meydana gelmeden önce, öncül tedavi olarak kullanılmasının, oluşacak biyofilm yapısının yoğunluğunu azalttığı ancak olgun biyofilm oluşumunu takiben uygulanan litik bakteriyofajların biyofilm yapısının eradikasyonunda etkili olmadığı gözlendi. Pseudomomas aeruginosa suşlarının biyofilm oluşturmasından sonra uygulanan, faj-antibiyotik kombinasyonunun fajların tek başına kullanımından daha etkili olduğu sonucuna varıldı. Çalışmamız, litik Pseudomonas aeruginosa bakteriyofajlarının karakterize edilmesi ile literatüre katkıda bulunmakla birlikte, bakterinin oluşturduğu inatçı biyofilm yapısının iyileştirilmesi ve kontrolü hakkında yapılacak sonraki çalışmalara temel oluşturma niteliğindedir.

Abstract:
Pseudomonas aeruginosa is a pathogenic microorganism that forms biofilms by adhering to various surfaces, and these biofilms play a significant role in many different sectors such as medicine, industry, and commercial systems. Due to its natural structure and the presence of inactive cells within the biofilms, this microorganism is resistant to antibiotics and various chemical substances, making it difficult to eliminate the biofilm structure. Many different industries such as medicine, food, water, dairy, wine, maritime, and power plants are exposed to biofilm formation. These microbial cells containing extracellular polymeric substances colonize living and non-living surfaces, posing a serious problem for all industries by affecting their processes, reducing product quality, and causing economic losses. Traditional methods used to remove biofilm, such as antibiotics and disinfectants, are generally ineffective. The high dosage of antimicrobial chemicals used to remove biofilms leads to environmental issues in industrial systems and hinders applications in the medical field. Although many industries are aware of this threat, controlling biofilm formation is a challenging process. This situation necessitates further research on improving and controlling biofilms.
The aim of this thesis study is to isolate and characterize lytic bacteriophages specific to Pseudomonas aeruginosa, which cause untreatable diseases, commercial and economic losses in both global and national medical and industrial fields due to biofilm formation. The study also aims to investigate the effects of phages and antibiotics used in combination with phages on the biofilm structure formed by the bacteria and explore their potential as an alternative method.
Pseudomonas aeruginosa strains isolated and characterized from wastewater in Mersin province showed strong biofilm formation capacity. It was observed that the use of lytic bacteriophages as a preliminary treatment before the occurrence of biofilm formation reduced the density of the resulting biofilm structure, but lytic bacteriophages applied after mature biofilm formation were not effective in eradicating the biofilm structure. It was found that the potential of phage-antibiotic combinations applied after surface biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa strains was more effective than using phages alone as therapeutic agents. Our study not only contributes to the characterization of lytic Pseudomonas aeruginosa bacteriophages but also serves as a foundation for future research aimed at improving and controlling the resilient biofilm structures formed by the bacterium.