Zprávy CEM (SZÚ, Praha) 2003; 12(1): 37

 

Bakteriofágy a lyzogenie u Staphylococcus aureus

 

Roman Pantůček, Jiří Doškař, Vladislava Růžičková

 

 

Abstrakt z přednášky na Konzultačním dnu nrl pro stafylokoky SZÚ CEM, dne  6. listopadu 2002. Sdělení bylo dále prezentováno na semináři Československé společnosti mikrobiologické, Fakultní nemocnice u Sv. Anny, Brno, 12.12.2002.

 

Souhrn

 

Pro rychlou typizaci kmenů Staphylococcus aureus byly ze specifických úseků genomu bakteriofágů mezinárodní typizační řady připraveny molekulární sondy a PCR primery detekující profágy integrované v genomu S. aureus. Identifikace profágů pomocí multiplex PCR je specifická a umožňuje současně provést jejich zařazení do fágových druhů. Profágovou typizaci doporučujeme ve smyslu významných rozdílů v obsahu profágů u blízce příbuzných izolátů jako vysoce citlivou metodu pro diskriminaci kmenů S. aureus umožňující v některých případech i diferenciaci kmenů, které mají identický profil na pulzní gelové elektroforéze.

 

Bakteriofágy (fágy, bakteriální viry) byly objeveny počátkem minulého století. Prvním popsaným bakteriofágem byl shodou okolností stafylokokový fág pozorovaný britským bakteriologem Frederickem W. Twortem (1915). Dosud bylo popsáno více než 100 stafylokokových fágů klasifikovaných do 8 fágových druhů a 3 čeledí. Pracoviště molekulární biologie na Katedře genetiky a molekulární biologie, PřF MU v Brně se zabývá již více než 30 let bakteriofágy, jejichž hostitelem jsou kmeny patogenního druhu Staphylocccus aureus.

Schopnost fágů lyzovat jen určité kmeny bakterií se stala základem fágové typizace, která je v širokém měřítku využívána k charakterizaci kmenů S. aureus způsobujících nozokomiální infekce. Dalším způsobem využití bakteriofágů (zejména virulentních a polyvalentních) je tzv. bakteriofágová terapie používaná jako alternativní způsob léčby stafylokokových onemocnění, zejména infekcí způsobených kmeny vyznačujícími se rezistencí k antibiotikům.

Stafylokokové bakteriofágy hrají v biologii stafylokoků významnou úlohu. Kromě toho, že lyzují nebo lyzogenizují různé kmeny jednotlivých druhů rodu Staphylococcus,

 se podstatně podílejí na jejich genetické variabilitě. Řada stafylokokových fágů uskutečňuje přenos chromozomových a plazmidových genů mezi svými hostiteli transdukcí a fágem zprostředkovanou konjugací a přispívá tak k rychlému výskytu a šíření kmenů rezistentních k nově zaváděným antibiotikům a k dalším antibakteriálním látkám.

Buňky většiny kmenů S. aureus obsahují jednoho nebo více profágů (tzn., že genom fága je začleněn do chromozomu hostitelské buňky), z nichž některé významně ovlivňují jejich fenotyp prostřednictvím tzv. lyzogenní konverze. Konverze fenotypu hostitelských kmenů, vedou ke změně znaků často se týkajících jejich patogenity a virulence, např. tvorba enterotoxinů A, G, K a P, exfoliatinu A, panton-valentin leukocidinu, stafylokinázy, b-toxinu a lipázy. Profágy také často zodpovídají za necitlivost buněk k jiným fágům. Lyzogenizace vede obvykle ke změnám restrikčních spekter a restrikčních map genomů u lyzogenních kmenů. Proto je velmi žádoucí vědět, zda příslušný kmen obsahuje profágy a o jaké druhy se jedná.

Pro identifikaci fágů a profágů byly připraveny z genomových sekvencí jednotlivých druhů stafylokokových bakteriofágů specifické molekulární sondy, pomocí nichž lze v bakteriích stafylokoků přítomnost profágů prokázat. V genomech fágů mezinárodní standardní řady byly identifikovány a stanoveny DNA-sekvence, specifické současně pro séroskupiny a fágové druhy: séroskupina A (f3A), B (P11-M15), F (f77) a L (f187). Optimalizací sady primerů navržených ve specifických sekvencích byla vyvinuta a zavedena na našem pracovišti multiplex PCR pro identifikaci fágů jednotlivých sérologických skupin a přímý důkaz přítomnosti profágů jednotlivých druhů v genomu kmenů S. aureus v jediné PCR-reakci, umožňující získat pro každý fágový druh amplifikační produkt charakteristické velikosti. Metoda detekce profágů byla ověřena jak na uměle lyzogenizovaných kmenech, tak na kmenech z klinického materiálu. Pomocí této metody lze do výše zmíněných druhů klasifikovat také všechny další stafylokokové fágy a profágy u kterých byly již popsány genomy. Jelikož se obsahem profágů liší i velmi blízce příbuzné stafylokokové kmeny, lze „profágový profil“ kmenů využít též jako novou genotypizační metodu k jejich odlišení a k velmi spolehlivé identifikaci, např. při epidemiologických studiích. Na rozdíl od klasické fagotypizace má uvedený postup výhodu především v tom, že je nezávislý na citlivosti testovaných kmenů k fágům. Identifikace profágů pomocí multiplex PCR je snazší než pomocí konvenčních metod jako indukce UV-světlem nebo mitomycinem C; navíc je specifická a umožňuje současně provést jejich zařazení do fágových druhů.

 

Roman Pantůček, Jiří Doškař, Vladislava Růžičková

Katedra genetiky a molekulární biologie

Přírodovědecká fakulta MU, Brno