Synthetische Bakteriophage hergestellt die Pseudomonas aeruginosa Bakterien angreifen
Zum ersten Mal synthetisierten Wissenschaftler „manuell“ Bakteriophagen mit einem verkürzten Genom, die verschiedene Stämme von Pseudomonas aeruginosa lysieren . Diese Erfahrung könnte der erste Schritt zur Schaffung neuer antibakterieller Wirkstoffe sein.
Bakteriophagen gelten heute als vielversprechende antimikrobielle Wirkstoffe, die insbesondere im Zusammenhang mit der Ausbreitung antibiotikaresistenter Stämme pathogener Bakterien relevant sind. Zur Behandlung von Antibiotika-resistenten Infektionen werden sowohl natürliche als auch genetisch veränderte Bakteriophagen verwendet. Und kürzlich ist es Wissenschaftlern gelungen, einen Bakteriophagen von Grund auf neu zu synthetisieren.
Die Genome von Bakteriophagen sind klein, aber heute sind die Funktionen von weit von allen Phagengenen bekannt. Es ist möglich, dass Sequenzen mit unbekannten Funktionen (und es gibt bis zu 80% des Genoms!) Probleme bei der Verwendung von Phagen beim Menschen verursachen können. Darüber hinaus erschweren sie den Prozess der genetischen Veränderung von Phagen. Portugiesische Wissenschaftler beschlossen, einen lytischen Bakteriophagen mit einem minimalen Genom zu erstellen, der nur die Gene enthält, die zur Infektion eines bestimmten Zielbakteriums und zur Vervollständigung des Replikationszyklus erforderlich sind. Zuvor wurde ein ähnliches Experiment an Prokaryoten durchgeführt – Wissenschaftler haben ein Bakterium Mycoplasma mycoides mit einem minimalen Genom erzeugt.
Der neue synthetische Bakteriophage zielt auf Pseudomonas aeruginosa ab , ein Bakterium, das für weit verbreitete antibiotikaresistente Stämme bekannt ist. Die Behandlung von Pseudomonas aeruginosa-Infektionen hat für die WHO Priorität. Die Wissenschaftler nahmen einen Bakteriophagen als Grundlage, der für P. aeruginosa spezifisch ist und aus Abwasser isoliert wurde (er wurde PE3 genannt). Von 28 Proben von P. aeruginosa, die von Patienten erhalten wurden , waren Bakteriophagen betroffen. 7. Das Genom des PE3-Phagen wurde sequenziert: Es enthielt vermutlich 55 Protein-kodierende Sequenzen.
Wissenschaftler schnitten mehrere Genblöcke aus dem Genom des Bakteriophagen PE3 heraus, die resultierenden Konstrukte wurden in Hefezellen vermehrt und dann in das Wirtsbakterium P. aeruginosa übertragen , um zu testen, ob die Erbinformation des Phagen das Assemblierungsprogramm starten kann Viruspartikel. Das Experiment war ein Erfolg: In den Bakterienkulturen bildeten sich sichtbare Phagenplaques – die Stellen, an denen das Virus die Bakterien zerstörte.
Weitere Experimente zeigten einige Merkmale synthetischer Phagen: Nicht alle synthetischen Bakteriophagen konnten dieselben Pseudomonas aeruginosa-Stämme wie ihr natürlicher Vorgänger infizieren; Die antibakterielle Wirksamkeit von Bakteriophagen in vitro blieb auf einem hohen Niveau. In vivo erhöhten synthetische Bakteriophagen in Experimenten an Insekten (große Wachsmotte G. mellonella) wie ihr natürlicher Vorläufer die Überlebensrate von mit P. aeruginosa infizierten Tieren .
Die Autoren der Arbeit glauben, dass ihr Ansatz zur Erzeugung synthetischer Phagen es in Zukunft ermöglichen wird, schnell lytische Bakteriophagen gegen bestimmte pathogene Bakterien zu erzeugen.
Übersetzung der Quelle:
* Pires DP, Monteiro R., Mil-Homens D. et al. Design synthetischer Phagen von P. aeruginosa mit reduzierten Genomen. Sci Rep; 2021, 11: 2164.
https://doi.org/10.1038/s41598-021-81580-2
