| Yhteenveto: | Bakteerit ovat kehittäneet useita erilaisia mekanismeja, joiden avulla ne voivat
suojautua antibiootteja ja muita toksisia yhdisteitä vastaan. Tähän tarkoitukseen
toimiva keino on vieraan DNA:n hankinta horisontaalisen geeninsiirron avulla, ja
myös antibioottiresistenssigeenit leviävät tehokkaasti esimerkiksi konjugatiivisten
plasmidien mukana. ESBL (engl. extended spectrum beta-lactamase) -bakteerit
kykenevät tuottamaan betalaktamaasi-entsyymejä, jotka hajottavat useita erilaisia
bakteeri-infektioiden hoitoon käytettyjä betalaktaamiantibiootteja, minkä vuoksi ne
ovat suuri ongelma terveydenhuollolle. CRICON on kahden plasmidin
muodostama, konjugaation avulla liikkuva CRISPR-Cas9 -plasmidisysteemi, joka
voidaan ohjelmoida sekvenssispesifisesti katkaisemaan antibioottiresistenssi- kuten
ESBL-geenejä. Sen on aiemmin tutkittu poistavan tehokkaasti
betalaktamaasigeenejä bakteeripopulaatioista, kun kohteena käytetään, Escherichia
coli -laboratoriokantoja. Ei kuitenkaan tiedetä, kuinka hyvin se soveltuu
antibioottiresistenssigeenien poistamiseen luonnollisista bakteeri-isolaateista.
Tämän tutkimuksen tarkoituksena olikin selvittää, kuinka tehokkaasti CRICON
siirtyy E. coli -bakteerista kliinisiin ulostenäytteistä eristettyihin ESBLbakteerikantoihin ja millaiset geneettiset tekijät vastaanottajabakteerissa siihen
vaikuttavat. CRICON-systeemin siirtymistä tutkittiin konjugaatiokasvatuksilla,
joissa CRICON-transkonjugantit selektoitiin antibioottivalinnan avulla. Lopuksi
tutkittiin myös millaiset geneettiset tekijät vastaanottavassa ESBL-bakteerissa
mahdollisesti vaikuttavat CRICON-systeemin leviämistehokkuuteen. CRICONsysteemi onnistuttiin siirtämään useaan ESBL-kantaan, joiden joukossa oli usea E.
coli -kanta, kaksi Klebsiella pneumoniae -kantaa ja yksi Proteus hauseri -kanta.
Tutkimuksen perusteella näytti myös siltä, että usean plasmidin esiintyminen
kohdebakteerissa heikensi CRICON-systeemin siirtymistä. Tutkimuksen tuloksia
voidaan tulevaisuudessa käyttää CRICON-systeemin kehittämiseen ESBLbakteerien poistamiseksi suolistomikrobiomista.
Bacteria have developed multiple different mechanisms to protect themselves
against antibiotics and other toxic compounds. A practical way to do that is by
acquiring foreign DNA via horizontal gene transfer and antibiotic resistance genes
also spread efficiently along with conjugative plasmids. ESBL (extended spectrum
beta-lactamase) -bacteria produce beta-lactamases, enzymes that can degrade
multiple different beta-lactam antibiotics, and their global prevalence poses a
significant concern to health care. CRICON is a CRISPR-Cas9 plasmid system
composed of two plasmids that move via conjugation. Its CRISPR-system can be
programmed to produce sequence specific DNA nicks to antibiotic resistance genes
like ESBL-genes. It has been previously found to eradicate resistance genes
efficiently from bacterial populations when using Escherichia coli laboratory strains
as a target. However, it is not known whether it is applicable for removing antibiotic
resistance genes from natural bacterial isolates. The aim of this study was to study
the transfer efficiency of CRICON system from E. coli donor strain to ESBL-recipient
strains that were isolated from fecal samples and to examine which genetic traits of
the recipient impact on the transfer of the system. Conjugation efficiency of
CRICON was examined by conjugation cultivations from which the CRICON
transconjugants were selected via antibiotic selection. At the end of the study, we
examined which genetic traits, such as conjugative plasmids already present in the
recipient ESBL-bacteria, affected the CRICON system dispersal. In this study,
CRICON system was successfully transferred to multiple ESBL strains representing
species such as E. coli, Klebsiella pneumoniae and Proteus hauseri. The study also
indicated that multiple plasmids carried by the recipient strain had a negative effect
on the CRICON transfer efficiency. In the future, these results can be utilized for
more efficient optimization of CRICON system to eradicate ESBL-producing
bacteria from microbial communities such as gut microbiome.
|
|---|