Combinación de inhibidores de Quorum Sensing con bacteriófagos como terapia frente a las bacterias resistentes

Abstract

[Resumen] Klebsiella pneumoniae es un patógeno nosocomial que empeora el pronóstico de la gran mayoría de pacientes inmunocomprometidos. En líneas generales, se trata de una bacteria patógena oportunista capaz de colonizar una gran variedad de ambientes, especialmente los hospitalarios. Pertenece al grupo de bacterias gram-negativas y, debido a su elevada patogenicidad, es capaz de provocar cuadros clínicos graves que aumentan las tasas de mortalidad y morbilidad. El creciente incremento del número de bacterias multirresistentes a antibióticos de amplio espectro, como β-lactámicos o carbapenémicos, ha supuesto la búsqueda de nuevos métodos para combatir estas bacterias. En este contexto, la experimentación con fagoterapia está despertando un gran interés, gracias a su eficacia y seguridad, que se traducen en un incremento de las tasas de supervivencia. Es por ello que el presente TFM se centra en la caracterización de la actividad antimicrobiana de dos fagos líticos vB_KpnS_VAC35 y vB_KpnM_VAC36, así como de la combinación de estos fagos con inhibidores del QS, mecanismo de comunicación bacteriano que favorece la resistencia a los fagos. Para el desarrollo de este trabajo, en primer lugar, se realizó un análisis del genoma de los fagos con el objetivo de asegurar la ausencia de genes potencialmente virulentos. En segundo lugar, se caracterizó la capacidad de infección de los fagos vB_KpnS_VAC35 y vB_KpnM_VAC36 frente a sus sus cepas huésped: K3574 y K3573. Para ello se ha determinó la familia a la que pertenecen los fagos mediante el estudio morfológico empleando la técnica de Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) y se han determinado diversos parámetros de infección, como el tiempo de adsorción, el tamaño de explosión (burst size) o el período de latencia. Por último, se realizó el ensayo de infección e inhibición de QS empleando la molécula furanona 4-Metoxi-2(5H) con el objetivo de aumentar la capacidad de infección de los fagos frente a K. pneumoniae y mejorar su potencial uso en fagoterapia.

[Resumo] Klebsiella pneumoniae é un patóxeno nosocomial que empeora o pronóstico da gran maioría de pacientes inmunocomprometidos. En liñas xerais, trátase dunha bacteria patóxena oportunista capaz de colonizar unha gran variedade de ambientes, especialmente os hospitalarios. Pertenece ao grupo de bacterias gram-negativas e, debido a súa elevada patogenicidade, é capaz de provocar cadros clínicos graves que aumentan as tasas de mortalidade e morbilidade. O crecente incremento do número de bacterias multirresistentes a antibióticos de amplo espectro, como β-lactámicos ou carbapenémicos, supuxo a búsqueda de novos métodos para combater estas bacterias. Neste contexto, a experimentación con fagoterapia está despertando unha gran interese, grazas á súa eficacia e seguridade que se traduce nun incremento das taxas de supervivencia. É por isto que o presente TFM se centra na caracterización da actividade antimicrobiana dos fagos líticos vB_KpnS_VAC35 e vB_KpnM_VAC36, así como da combinación destes fagos con inhibidores do Quorum sensing, mecanismo de comunicación bacteriano que favorece a resistencia aos fagos. Para o desenvolvemento deste traballo, no primeiro lugar realizóuse unha análise do xenoma dos fagos co obxectivo de asegurar a ausencia de xenes potencialmente virulentos. En segundo lugar, caracterizóuse a capacidade de infección dos fagos vB_KpnS_VAC35 e vB_KpnM_VAC36 fronte as súas cepas huésped: K3574 e K3573. Para elo se determinou a familia á que pertencen os fagos mediante o estudio morfológico empregando a técnica de Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) e se han determinado diversos parámetros de infección, como o tempo de adsorción, o tamaño de explosión (burst size) o período de latencia. Por último, realizouse o ensayo de infección e inhibición de Quorum Sensing empregando a molécula furanona 4-Metoxi-2(5H) co obxectivo de aumentar a capacidade de infección dos fagos fronte a K. pneumoniae e mellorar o seu potencial uso en fagoterapia.

[Abstract] Klebsiella pneumoniae is a nosocomial pathogen that worsens the prognosis of the vast majority of immunocompromised patients. In general, it is an opportunistic pathogenic bacterium capable of colonizing a wide variety of environments, especially hospital ones. It belongs to the group of gram-negative bacteria and, due to its high pathogenicity, is able to cause serious clinical conditions that increase mortality and morbidity rates. The growing number of multidrug-resistant antibiotic-resistant bacteria, such as β-lactams or carbapenems, has led to the search for new methods to combat these bacteria. In this context, experimentation with phage therapy.is arousing great interest, thanks to its effectiveness and safety which translate into an increase in survival rates. This is why the present TFM focuses on the characterization of the antimicrobial activity of two lytic phages vB_KpnS_VAC35 and vB_KpnM_VAC36, as well as the combination of these phages with inhibitors of Quorum sensing, a bacterial communication mechanism that promotes resistance to phages. For the development of this work, an analysis of the phage genome was first performed with the aim of securing the lack of potentially virulent genes. Second, the infection capacity of the phages vB_KpnS_VAC35 and vB_KpnM_VAC36 was characterized against their host strains: K3574 and K3573. To this end, the family to which the phages belong has been determined by morphological study using the technique of Transmission Electron Microscopy (TEM) and various infection parameters have been determined, such as adsorption time, burst size. or the latency period. Finally, the Quorum Sensing infection and inhibition assay was performed using the furanone 4-Methoxy-2 (5H) molecule with the aim of increasing the infectivity of phages against K. pneumoniae and improving their potential use in phage therapy.