Synthetische bacteriofaag geproduceerd die Pseudomonas aeruginosa bacteriën aanvalt
Voor het eerst synthetiseerden wetenschappers ‘handmatig’ bacteriofagen met een verkort genoom, die verschillende stammen van Pseudomonas aeruginosa lyseren. Deze ervaring zou de eerste stap kunnen zijn in de ontwikkeling van nieuwe antibacteriële middelen.
Bacteriofagen worden tegenwoordig beschouwd als veelbelovende antimicrobiële middelen, die met name relevant zijn in de context van de verspreiding van antibioticaresistente stammen van pathogene bacteriën. Voor de behandeling van antibioticaresistente infecties worden zowel natuurlijke als genetisch gemodificeerde bacteriofagen gebruikt. En onlangs is het wetenschappers gelukt om een bacteriofaag van de grond af aan te synthetiseren.
De genomen van bacteriofagen zijn klein, maar vandaag de dag zijn de functies van lang niet alle faaggenen bekend. Het is mogelijk dat sequenties met onbekende functies (en dat is tot 80% van het genoom!) problemen kunnen veroorzaken bij het gebruik van fagen bij mensen. Bovendien bemoeilijken ze het proces van genetische modificatie van fagen. Portugese wetenschappers besloten een lytische bacteriofaag te creëren met een minimaal genoom, dat alleen de genen bevat die nodig zijn voor de infectie van een specifieke doelbacterie en voor de voltooiing van de replicatiecyclus. Eerder werd een soortgelijk experiment uitgevoerd met prokaryoten – wetenschappers hebben een bacterie Mycoplasma mycoides met een minimaal genoom gecreëerd.
De nieuwe synthetische bacteriofaag richt zich op Pseudomonas aeruginosa, een bacterie die bekend staat om wijdverspreide antibioticaresistente stammen. De behandeling van Pseudomonas aeruginosa-infecties heeft prioriteit voor de WHO. De wetenschappers namen een bacteriofaag als basis, die specifiek is voor P. aeruginosa en geïsoleerd werd uit afvalwater (deze werd PE3 genoemd). Van 28 monsters van P. aeruginosa, verkregen van patiënten, werden bacteriën aangetast. 7. Het genoom van de PE3-faag werd gesequenced: het bevatte vermoedelijk 55 eiwitcoderende sequenties.
Wetenschappers sneden verschillende genblokken uit het genoom van de bacteriofaag PE3, de resulterende constructen werden vermeerderd in gistcellen en vervolgens overgebracht naar de gastheerbacterie P. aeruginosa, om te testen of de erfelijke informatie van de faag het assemblageprogramma van virusdeeltjes kan starten. Het experiment was een succes: in de bacterieculturen vormden zich zichtbare faagplaques – de plaatsen waar het virus de bacteriën vernietigde.
Verdere experimenten toonden enkele kenmerken van synthetische fagen: niet alle synthetische bacteriofagen konden dezelfde Pseudomonas aeruginosa-stammen infecteren als hun natuurlijke voorganger; de antibacteriële werkzaamheid van bacteriofagen in vitro bleef op een hoog niveau. In vivo verhoogden synthetische bacteriofagen in experimenten met insecten (grote wasmot G. mellonella), net als hun natuurlijke voorloper, de overlevingskans van met P. aeruginosa geïnfecteerde dieren.
De auteurs van het werk geloven dat hun benadering voor het creëren van synthetische fagen het in de toekomst mogelijk zal maken om snel lytische bacteriofagen te genereren tegen specifieke pathogene bacteriën.
Vertaling van de bron:
* Pires DP, Monteiro R., Mil-Homens D. et al. Ontwerp van synthetische fagen van P. aeruginosa met gereduceerde genomen. Sci Rep; 2021, 11: 2164.
https://doi.org/10.1038/s41598-021-81580-2
