Farabi Tıp Dergisi, vol.2, no.2, pp.14-22, 2023 (Peer-Reviewed Journal)
Staphylococci are pathogens that cause serious infections in humans
and animals. Nosocomial infections caused by staphylococci,
particularly methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA)
strains, are mostly transmitted through healthcare workers, patients,
or contaminated materials and food. In recent years, studies have
been carried out to develop alternative antimicrobial strategies due
to the inadequacy of existing antibiotics in the prevention of
systemic, skin and implant-related biofilm infections caused by these
multi-antibiotic resistant strains. One of these new approaches is the
development of products containing the bacteriophage endolysin,
which is particularly effective against multi-antibiotic-resistant
bacteria. In this study, endolysin genes of bacteriophages
(prophages) integrated into the chromosomes of Staphylococcus
strains were amplified by polymerase chain reaction (PCR) and
cloned into pET SUMO and pET-30b(+) vectors and produced
recombinantly in E. coli. Anti-staphylococcal and antibiofilm
activity of recombinant endolysins against S. aureus, S. epidermidis,
and S. haemolyticus strains isolated from clinical specimens, were
demonstrated using turbidity reduction, biofilm removal in
microwell plates by crystal violet method, and capacity of endolysins
to kill biofilm-forming bacteria by confocal microscopy imaging by
live-dead staining. The combination of endolysin was shown to
reduce bacterial culture turbidity by at least 50% at 60 minutes and
biofilms by approximately 70% at 12 hours. These results show that
endolysins have the potential to be used in the prevention of
staphylococcal infections.
Stafilokoklar insanlarda ve hayvanlarda ciddi enfeksiyonlara neden
olan patojenlerdir. Stafilokokların, özellikle metisiline dirençli
Staphylococcus aureus (MRSA) suşlarının neden olduğu
nozokomiyal enfeksiyonlar çoğunlukla sağlık çalışanları, hastalar
veya kontamine olmuş maddeler ve yiyecekler yoluyla bulaşır. Son
yıllarda bu çoklu antibiyotik dirençli suşların neden olduğu sistemik,
deri ve implant ilişkili biyofilm enfeksiyonlarının önlenmesinde
mevcut antibiyotiklerin yetersizliği nedeniyle alternatif
antimikrobiyal stratejiler geliştirmeye yönelik çalışmalar
yapılmaktadır. Bu yeni yaklaşımlardan biri, çoklu antibiyotiğe
dirençli bakterilere karşı özellikle etkili olan bakteriyofaj endolizin
enzimini içeren ürünlerin geliştirilmesidir. Bu çalışmada,
Staphylococcus suşlarının kromozomlarına entegre olmuş,
bakteriyofajların (profaj) endolizin genleri polimeraz zincir
reaksiyonu (PCR) ile çoğalaltılarak pET SUMO ve pET-30b(+)
vektörlerine klonlandı ve E. coli’de rekombinant olarak üretildi.
Rekombinant endolizinlerin, klinik örneklerden izole edilen S.
aureus, S. epidermidis ve S. haemolyticus suşlarına karşı antistafilokokal ve antibiyofilm etkileri bulanıklılık azaltma,
mikrokuyucuklu plaklarda kristal viyole yöntemi ile biyofilm
uzaklaştırma ve konfokal mikroskopi yöntemi ile endolizinlerin
biyofilmi oluşturan bakterileri öldürme kapasiteleri canlı ve ölü
bakteri görüntüleme yöntemi ile saptandı. Endolizin
kombinasyonunun bakteri kültür bulanıklılığını 60 dakikada en az
%50 ve biyofilmleri 12 saatte yaklaşık %70 oranında azalttığı
gösterildi. Bu sonuçlar endolizin enzimlerinin stafilokokal
enfeksiyonların önlenmesinde kullanılma potansiyeline sahip
olduğunu göstermektedir.