Konzorcium, főpályázat: Pathogenomikai vizsgálatok a bakteriális interferencia mint alternatív kezelési lehetőség alkalmazhatóságának felmérésére visszatérő húgyúti fertőzésekben
Konzorcium, főpályázat: Pathogenomikai vizsgálatok a bakteriális interferencia mint alternatív kezelési lehetőség alkalmazhatóságának felmérésére visszatérő húgyúti fertőzésekben
Angol cím
Pathogenomic approach to explore the use of bacterial interference as alternative treatment of recurrent urinary tract infections
Mikrobiológia: virológia, bakteriológia, parazitológia, mikológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
40 %
Sejtgenetika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
Ortelius tudományág: Genomika
Klinikai gyógyszertan, génterápia, sejtterápia, regeneratív medicina (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
30 %
zsűri
Immun-, Tumor- és Mikrobiológia
Kutatóhely
Orvosi Mikrobiológiai és Immunitástani Intézet (Pécsi Tudományegyetem)
résztvevők
Brasnyó Pál Kovács Beáta Nagy Gábor Schneider György Wittmann István
projekt kezdete
2009-04-01
projekt vége
2012-12-31
aktuális összeg (MFt)
13.204
FTE (kutatóév egyenérték)
4.92
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A visszatérő húgyúti fertőzések súlyosan befolyásolják az életminőséget. Az antimikrobás kezelés általában hatásos, de ha hosszantartó profilaxist kell ismételten alkalmazni, a mellékhatások jelentkezése súlyos problémát jelent. Ezért nagy az igény olyan alternatív megoldások iránt, mint a „bakteriális interferencia”, a vakcináció és új (virulencia faktorokra irányuló) gyógyszerek alkalmazása. A genomikai és funkcionális vizsgálatok integrálásával fogjuk elemezni a fertőzés molekuláris pathogenezisét, a kórokozó baktérium és a gazdaszervezet kölcsönhatásait (funkcionális pathogenomika). A vizsgálatok szempontjai az alábbiak: a.) Uropathogén (UTI) és aszimptomatikus bakteriuria (ABU) E. coli törzsek genomikai és funkcionális analízise a kolonizációs és adaptációs tulajdonságok determinánsainak azonosítása érdekében b.) A meghatározott determinánsok szerepének vizsgálata in vitro és egérkísérletekben c.) ABU törzsek UTI törzsekkel szembeni terápiás hatásának felmérése bakteriális interferencia modellben egerekben d.) Azon bakteriális tényezők azonosítása a húgyúti kórokozó E. coli törzseken, amelyek vakcinák antigénjei vagy új gyógyszerek támadáspontjai lehetnek e.) A 83972 jelzésű ABU E. coli törzs geno- és fenotípusos stabilitásának felmérése tartós hólyagkolonizációs kísérletekben egérben. Az in vivo genetikai és fenotípusos stabilitásra vonatkozó ismeretek megmutathatják ezen baktériumtörzs alkalmasságát élő vakcina hordozó (carrier) törzsként történő felhasználásra. A nemzetközi együttműködés keretében végzendő kutatások átfogó célja az ABU molekuláris alapjainak tisztázása és az ABU E. coli törzsek genomikai alapú vizsgálata a bakteriális interferencia alkalmazhatóságának felmérésére. A projekt eredményeitől azt várjuk, hogy hozzásegítenek az UTI kezelési lehetőségeinek javításához.
angol összefoglaló
Recurrent urinary tract infections (UTI) may severely impact quality of life. Antibiotic treatment is usually effective, but when repeated courses or long-term prophylactics are needed, the occurrence of side effects becomes problematic. Therefore, there is a strong need for the development of alternatives to current antibiotic treatment, e.g. “bacterial interference”, vaccination or new drugs. We will integrate genomics and functional studies on molecular pathogenesis (functional genomics) of the bacterial pathogen and the host. The following aspects will be studied: a.) Comparative genomic and functional analysis of genes and pathways in uropathogenic E. coli and asymptomatic bacteriuria (ABU) E. coli isolates to identify determinants involved in colonization and bacterial adaptation. b.) Testing and verification of the findings in suitable in vitro and mouse models. c.) Exploration of ABU isolates for their therapeutic use in bacterial interference in mouse models. d.) Identification of bacterial traits associated with symptomatic UTI that could be used as new vaccine or drug targets to combat UTI. e.) Characterization of geno- and phenotypic stability of ABU isolate E. coli 83972 upon long-term bladder colonization in the mouse. Improved knowledge on genomic and phenotypic stability under in vivo-conditions will promote the development and exploration of this strain as a safe live vaccine carrier. The overall scientific objective of this transnational, collaborative project is to understand the molecular basis of asymptomatic bacteriuria (ABU) and to apply genomic approaches to exploit ABU E. coli isolates for “bacterial interference”. The expected achievements of this project are to improve current strategies to combat recurrent UTI by the use of alternatives to antibiotics.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Tíz aszimptomatikus bakteriuria E. coli (ABU) törzs mindegyike hordozott fimH gént, pap G 2, sfaC/D 5, hlyA 5 és iucD 4 törzsben volt jelen. Fenotípusosan csak egy törzs fejezett ki 1-es típusú fimbriát, P- és S- fimbriát egy sem. 4 törzs okozott hemolízist, 5 termelt aerobactint. Nem rendelkeztek jelentős sejt-adhéziós és inváziós készséggel. 6 törzs volt szérum-rezisztens, 4 képezett biofilmet. ECOR kategorizálás és PFGE profil alapján a törzsek heterogének. Egyik ABU törzsünk teljes DNS szekvenciájának meghatározása folyamatban van. Konjugációs rendszerben egy egész patogenitási szigetet tudtunk átvinni UTI törzsből kommenzális törzsbe in vitro és egerek bélcsatornájában is.
A prototípus ABU törzs humán vizeletben 1:1 arányról 20:1 arányra túlnőtte az UTI törzset 24 órán belül. Egérmodellünk nem volt alkalmas ennek in vivo vizsgálatára, mivel az ABU törzsek nem voltak képesek a hólyagban perzisztálni.
Az “interferencia jelölt” ABU törzsek intravénásan oltva 5x10(8) csíra bevitele után sem pusztították el az egereket.
Az ABU szemények vérében nem találtunk a saját törzsükkel szemben antibateriális vagy anti-hemolitikus ellenanyagokat, sem citokin szint emelkedést.
A mesterséges édesítő ciklamátot baktériumok hólyag karcinogén származékká alakíthatják át. ABU törzseink ilyen irányú vizsgálatát kezdtük el.
A project idején három kutató és az egyetlen technikus eltávozott munkacsoportunkból. Ez a kísérletek lefolytatását hátráltatta, publikációk összeállítása folyamatban van.
folytatását hátráltatta, publikációk összeállítása folyamatban van.
kutatási eredmények (angolul)
Out of 10 ABU E. coli strains fimH was present in all of them, papG in 2, sfaC/D in 5, hlyA in 5, and iucD in 4 strains. Contrary to the genotypic frequency only one strain expressed functional type-1 fimbria, and none of them P- or S-fimbriae. Four strains elicited haemolysis on blood agar, and five strains produced aerobactin. The strains had moderate or no cell adherence or cytotoxic capacity. 6 strains was serum resistant, and 4 produced biofilm. They were heterogenous in ECOR and PFGE patterns. Complete genome sequencing of one ABU strain is in progress.
We could conjugally transfer a whole pathogenicity island from an UTI strain to a commensal one in vitro and also in the mouse intestine.
The prototype ABU strain outcompeted an UTI strain in human urine from 1:1 to 20:1 ratio within 24 hours. Our mouse model was not suitable for outcompeting experiments as ABU strains could not be established in the bladder. 5x10(8) cells of the “interference candidate” strains did not kill the mice when given intravenously.
The ABU persons presented with no antibody response to the surface antigens of their isolates, neither demonstrated anti-haemolytic antibodies or cytokine response.
The artificial sweetener cyclamate may be converted to a bladder carcinogen by bacteria. Investigations are in progress to clarify if ABU strains do so.
Three researchers and the only technician left our team during the project time. This delayed the experiments, and publication are in preparation.
Levente Emődy: “Bacterial interference” - a new approach to treat recurrent urinary tract infections, Acta Microbiologia et Imunologica. Supplement, 2010
Beáta Kovács, Ágnes Dorn, Judit Kovács, Monika Kerényi, levente Emődy: Investigations on the haemolytic activity and matrix protein binding capacity of asymptomatic bacteriuria Escherichia coli isolates, Acta Microbiologica ant Immunilogica, Vol. 58. Supplement, 2011, 2011
György Schneider, Ulrich Dobrindt, Berbera Middendorf, Bianca Hochhut, Valéária Szijártó, Levente Emődy, Jörg Hacker Hacker J.: Mobilisation and remobilisation of a large archetypal pathogenicity island of uropathogenic Escherichia coli in vitro support the role of conjugation for horizontal transfer of genomic islands, BMC Microbiology, (2011) 11: 210-223., 2011
Beáta Kovács, Barnabás Rózsai, Ágnes Dorn, Judit Kovács, Monika Kerényi , Szilvia Melegh, Levente Emődy,4: Limited expression of virulence traits in asymptomatic bacteriuria Escherichia coli isolates from diabetic children, Proceedings of the Joint Status Seminar 2012 of the ERA-NET PathoGenoMics, January 23-24,Tenerife, Spain, 2012
Beáta Kovács, Barnabás Rózsai, Ágnes Dorn, Judit Kovács, Monika Kerényi , Szilvia Melegh, Levente Emődy: Investigations on virulence phenotypes in asymptomatic bacteriuria Escherichia coli isolated, A Magyar Mikrobioloógiai Társaság 2012. évi Nagygyűlése, 2012. október 24-26, Keszthely, 2012
