Bányai Krisztián Gálfi Péter Jánosi Szilárd Orbán Bettina Gréta Ujvári Barbara Wehmann Enikő
projekt kezdete
2021-04-01
projekt vége
2023-01-31
aktuális összeg (MFt)
21.339
FTE (kutatóév egyenérték)
4.79
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A Pasteurella multocida egy széles gazdaspektrummal rendelkező baktériumfaj, amely fontos állategészségügyi problémát jelent világszerte, és a zoonótikus potenciálja is egyre nyilvánvalóbb. A pályázat célja a P. multocida hazai előfordulásának feltérképezése, a már meglévő, különböző gazdafaji eredetű törzsgyűjtemény bővítése, és a törzsek részletes, összehasonlító jellemzése. A P. multocida törzsek nagymértékű feno- és genotípusos változatossága, a terápiás célokra használt antibiotikumokkal szembeni rezisztencia terjedése, és a globalizáció okozta mozgások mind hozzájárulnak ahhoz, hogy a baktérium által okozott megbetegedések száma nem csökken, sőt hazánkban hosszabb ideje nem észlelt kórformák is újból felbukkannak. Mindez szükségessé teszi a P. multocida tulajdonságainak minél jobb megismerését, azok környezeti hatásokra bekövetkező változásainak nyomon követését. A törzsek hagyományos mikrobiológiai módszerekkel történő jellemzését (biokémiai próbák, szerotípus meghatározás) követően genetikai ujjlenyomat technikák (RAPD-PCR, ERIC-PCR) és multi-lókusz szekvencia tipizálás segítségével megkíséreljük az izolátumok közötti járványtani összefüggések feltárását. Összehasonlítjuk a különböző gazdafaji eredetű törzsek potenciális virulencia faktorait, és teljes genom szekvenciák alapján megpróbáljuk azonosítani a P. multocida molekuláris epidemiológiai marker génjeit. Meghatározzuk a törzsek antibiotikum érzékenységi profilját, és a rezisztencia kialakításáért felelős genetikai hátteret is részletesen tanulmányozzuk. A kutatómunka eredményeire támaszkodva a gazdafaj adaptációra utaló jeleket, és a gazdaváltásban szerepet betöltő faktorokat is szeretnénk meghatározni.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Vizsgálataink során a következő kérdésekre szeretnénk választ kapni: 1) Mennyire változatosak a hazánkban jelen lévő, különféle gazdafajokból izolált P. multocida törzsek feno- és genotípusos tulajdonságai? 2) Melyek a Magyarországon leggyakrabban előforduló szerotípusok, és mi az egyes szerotípusok megoszlása a különböző gazdafajokban? 3) Melyik genotipizáló módszer a legalkalmasabb a járványtani összefüggések feltárására? 4) Van-e különbség az eltérő gazdafajból izolált törzsek virulencia faktorai között, és melyek a virulencia molekuláris epidemiológiai marker génjei? 5) Milyen antibiotikum érzékenységi profillal rendelkeznek a hazai P. multocida törzsek, és milyen gének állnak a rezisztencia hátterében? 6) Mely gazdafaj adaptációra utaló jelek azonosíthatóak a megvizsgált törzsek körében?
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Munkánk során fel kívánjuk mérni a különféle gazdafajokból izolált P. multocida törzsek változatosságát a magyarországi állományban. A meglévő törzsgyűjteményünket további P. multocida törzsekkel bővítjük, melyek újabb kutatások és nemzetközi együttműködések alapjául szolgálhatnak. Az izolált törzseket feno- és genotípusos vizsgálatok segítségével jellemezzük, és felmérjük, melyek a hazánkban leginkább elterjedt szerotípusok. Az intenzív antibiotikum kezelés hatására keletkező szelekciós nyomás elősegíti a rezisztencia terjedését, mely a jövő egyik világméretű kihívását jelenti a gyógyszerfejlesztés számára. Vizsgálataink aktuális adatokat szolgáltatnak a magyarországi P. multocida izolátumok antibiotikum érzékenységéről, és a több évtizedet felölelő törzsgyűjtemény elemzésével a rezisztencia viszonyok időbeli változásának követése is lehetségessé válik. Célunk a különböző gazdafajokból izolált P. multocida törzsek virulenciafaktorainak részletes vizsgálata is, mely a betegségek kórfejlődésének pontosabb megértését, ezáltal a védekezés módszereinek fejlesztését alapozza meg. A gazdafajhoz adaptált virulencia faktorok felderítése alegység vakcina jelöltek, és keresztvédő faktorok feltárását teszi lehetővé. A járványtani összefüggések feltárásával a kórokozó terjedésének jobb megismerése válik lehetővé, mely szintén a védekezés módszereinek kidolgozása számára nyújt hasznos információt. A hazánkban több évtizedes szünet után újból megjelent és megbetegedéseket okozó B:2 szerotípusú P. multocida törzsek további vizsgálata is céljaink között szerepel. Az elsődlegesen a szarvasmarhák vérzéses vérfertőzését okozó virulens törzstípus sertésekben is képes megbetegedést okozni, ezért munkánkban a gazdafaj váltás mechanizmusát is szeretnénk tanulmányozni. A pályázatban vázolt kutatómunka eredményei a gyakorlatban is jól felhasználható adatokat fognak szolgáltatni a P. multocida által okozott megbetegedések megelőzéséhez és kezeléséhez.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A bakteriális eredetű kórképek közül az egyik legjelentősebb gazdasági kártételt a légzőszervi megbetegedések jelentik a nagyüzemi állattartás számára. A kórokozók terjedésének felgyorsulását elősegítő tényezők között a terápiás célra használt antibiotikumokkal szemben mutatott ellenálló képesség kialakulása és a baktériumok környezeti változásokhoz való nagyfokú alkalmazkodóképessége is szerepelnek. A pályázat célja a Pasteurella multocida baktériumfaj hazai előfordulásának feltérképezése, és a különböző gazdafajokat megbetegítő baktériumtörzsek biológiai tulajdonságainak, és antibiotikum érzékenységének részletes vizsgálata és összehasonlító jellemzése. A pályázatban megjelölt kutatási célok sikeres megvalósítása az alapkutatás és az állatorvosi gyakorlat számára egyaránt hasznos eredményeket biztosít a vizsgált baktériumfaj által előidézett betegségek hatékony kezeléséhez és megelőzéséhez.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Pasteurella multocida is a bacterial species with a broad host range. It is a major animal health problem worldwide, and its zoonotic potential is increasingly emphasised. The main goal of the proposal is to investigate the prevalence of P. multocida in Hungary, to expand our existing strain collection with isolates from different host species, and to analyse the strains in detail. The high level of phenotypic and genotypic diversity of P. multocida, the spread of resistance to antibiotics used for therapeutic purposes, and transfers and travels caused by globalisation all contribute to the fact that the number of diseases caused by these bacteria fails to decrease. Moreover, even diseases not observed for a long time have re-emerged in our country. All these reasons underline the need for better understanding the features of P. multocida and monitoring their changes due to environmental fluctuations. After characterising the strains by traditional microbiological methods (biochemical tests, serotyping), the epidemiological linkage between the strains will be established using genetic fingerprinting methods (RAPD-PCR, ERIC-PCR) and multilocus sequence typing. The potential virulence factors of strains from different host species will be compared and the molecular epidemiological marker genes of P. multocida will be identified based on whole genome sequences. The antibiotic susceptibility profile of the strains will be determined, and the genetic background responsible for the development of resistance will be studied in detail. Based on the results of this research the signs of host adaptation and the factors involved in the shift of host species will also be defined.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The aim of proposed research is to find answers to the following questions: 1) How diverse are the phenotypic and genotypic characteristics of the P. multocida strains isolated in Hungary from different host species? 2) What are the most common serotypes in Hungary and what is the distribution of serotypes in different host species? 3) What genotyping methods are the best for revealing the epidemiological background of the strains? 4) Is there any difference between the virulence factors of strains isolated from different host species and what are the molecular epidemiological marker genes of virulence? 5) What antibiotic susceptibility profiles do the Hungarian P. multocida strains have, and which genes are essential for resistance? 6) What signs of host adaptation can be identified among the strains examined?
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. We intend to assess the diversity of Hungarian P. multocida strains isolated from different host species. Our P. multocida strain collection will be updated with further isolates, which will enable future studies and international collaborations. Using tests for phenotypic and genotypic characterisation, the most prevalent serotypes in our country will be assessed. Selection pressure induced by intensive antibiotic treatment promotes the spread of antimicrobial resistance, which is one of the most important global challenges for future pharmaceuticals development. Up-to-date data on the antimicrobial susceptibility of Hungarian P. multocida isolates will be obtained, and the analysis of the strain collection covering several decades will support the follow-up of changes in resistance patterns over time. The virulence factors of P. multocida strains isolated from various host species will also be studied in order to acquire a better understanding of the pathogenesis of diseases caused by P. multocida, thus facilitating the development of advanced methods for disease control. The detection of host-species-adapted virulence factors will also explore subunit vaccine candidates and cross-protective factors. By investigating the epidemiological relationships of the strains, a better understanding of the pathogen will be obtained, which also provides useful information for the development of disease control procedures. The examination of type B:2 strains of P. multocida is also among our aims, because this type has re-emerged in our country after decades of being absent. This virulent strain type primarily causes haemorrhagic septicaemia in cattle, but it can infect pigs as well; therefore our work will also study the mechanisms underlying the shift of host species. The research described in this proposal will provide useful information for the prevention and therapy of diseases caused by P. multocida.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Bacterial respiratory diseases are among the sources of the most significant economic losses in large-scale livestock farming. The factors contributing to the wide distribution of bacteria include the development of resistance to antibiotics used for therapeutic purposes, and the ability to adapt to environmental changes. The aim of this project is to investigate the prevalence of P. multocida in Hungary and to characterise and compare some biological properties and the antimicrobial susceptibility of strains isolated from different host species. Successful accomplishment of the goals described here would result in useful information for both basic research and the prevention and therapy of diseases caused by P. multocida.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A projekt célja a P. multocida fenotípusos és genotípusos tulajdonságainak összehasonlító vizsgálata volt. A törzsek nagy diverzitást mutattak buroktípus, LPS genotípus, szomatikus szerotípus, biotípus és alfajok tekintetében. Kilenc virulenciával összefüggő gén kombinációja P. multocida törzseinket 13 különböző virulencia génprofilba sorolta, és ezek a csoportok a humán izolátumok kivételével összefüggést mutattak a gazdafajjal. A toxA gént minden juhból származó izolátumban, valamint a kecske- és sertéseredetű törzsek nagy részében kimutattuk, míg az emberből, macskából és szarvasmarhából származó törzsek egyikében sem volt jelen. Az ompA szekvencia típusokban talált különbségek összefüggést mutattak a gazdafajokkal és a virulencia génprofilokkal, ami a gazdapreferenciára és a P. multocida klonalitására utal. A multilókusz szekvencia tipizálás 28 új szekvenciatípust tárt fel, és megerősítette, hogy a P. multocida subsp. septica és subsp. multocida törzsek két különálló klasztert alkotnak, amelyek mindegyikén belül jelentős a diverzitás. Az antimikrobiális érzékenységi vizsgálatok a P. multocida esetében is az antibiotikum rezisztencia terjedését jelezték, valamint azt is, hogy egyre gyakrabban jelennek meg multirezisztens törzsek is. A kutatás során nyert adatok hasznosak lehetnek epidemiológiai vizsgálatok során, elősegíthetik hatékonyabb vakcinajelöltek kiválasztását, valamint a körültekintő antibiotikum-használat elterjedését az állattenyésztésben.
kutatási eredmények (angolul)
The aim of the project was to investigate the diversity of phenotypic and genotypic properties of P. multocida. The strains showed great diversity in terms of capsular type, LPS genotype, somatic serovar, biovar and subspecies. Combination of nine virulence-associated genes classified our P. multocida strains into 13 different virulence gene profiles, and these groups showed a correlation with the host species, except for the human isolates. The toxA gene was detected in all isolates from sheep and in a high proportion of the strains from goats and pigs, while it was not present in any of the strains from humans, cats and cattle. Differences found in ompA sequence types were correlated with host species and virulence gene profiles, suggesting host preference and clonality of P. multocida isolates. Multilocus sequence typing has revealed 28 new sequence types, and confirmed that P. multocida subsp. septica and subsp. multocida strains form two distinct clusters, with a considerable diversity within each cluster. The antimicrobial susceptibility test results indicated that the overall resistance rate of P. multocida has increased by time similarly to the proportion of multidrug-resistant strains. The data obtained during the research can be useful in epidemiological studies, they can facilitate the selection of more effective vaccine candidates, as well as the spread of the prudent use of antibiotics in animal husbandry.
B. Ujvári, L. Makrai, T. Magyar: Virulence gene profiling and ompA sequence analysis of Pasteurella multocida and their correlation with host species, VETERINARY MICROBIOLOGY 233 pp. 190-195, 2019
Ujvári Barbara, Wehmann Enikő, Magyar Tibor: Különböző gazdafajokból izolált Pasteurella multocida törzsek antibiotikum-érzékenységének vizsgálata, Akadémiai Beszámolók 2020. évi 47. füzet, 2021
