Targeting Pseudomonas aeruginosa with a lytic bacteriophage combination

Diese Arbeit charakterisiert die zwei Pseudomonas-Phagen JG005 und JG024 der Gattungen Pakpunavirus und Pbunavirus. Es werden bakterizide Kinetik und Replikation der Phagen in verschiedenen Wachstumsbedingungen untersucht, einschließlich planktonischer Bakterien, statischer Biofilme und zweier Lungeninfektionsmodelle. Die einmalige Gabe der Phagen-Kombination reduzierte die Viabilität von P. aeruginosa in planktonischer Kultur und in menschlichen Lungenzellkulturen. Allerdings entwickelten sich in allen Versuchsbedingungen phagenresistente Varianten, die es P. aeruginosa ermöglichten, sich trotz Anwesenheit der Phagen zu vermehren. In statischen Biofilmen zeigte die Phagen-Kombination eine schwache Reduktion in der Biomasse und der bakteriellen Last, sowie eine anfängliche Hemmung der Biofilmausbreitung. Ein anhaltender Effekt auf die Biofilmausbreitung konnte durch die Kombination von Phagen und dem Antibiotikum Meropenem erzielt werden. Eine Transkriptomanalyse lieferte Erkenntnisse über die bakterielle Adaption nach Phagen-Behandlung und weiters identifizierte die Genomsequenzierung von Phagen-resistenten Klonen LPS als den gemeinsamen, putativen Rezeptor beider Phagen. Der Phage mit der kürzeren Lysezeit in P. aeruginosa selektierte für spezifische Nukleotid-Polymorphismen, die einen Wettbewerbsnachteil und eine Kreuzresistenz gegenüber dem zweiten Phagen der Kombination zur Folge hatten. Die sequentielle Gabe, führte zu einer ungehinderten Replikation beider Phagen, wodurch das Phänomen der Phagen-Phagen-Konkurrenz über den beobachteten Zeitraum vermieden wurde. Die Ergebnisse, dass die Bildung eines Biofilms, die Konkurrenz zwischen zwei Phagen, sowie die Phagen-Resistenz Faktoren sind, die die in-vitro-Wirksamkeit einer Phagen-Kombination einschränken. Diese Arbeit bietet einen methodischen Rahmen für die Auswahl und Optimierung von Phagen-Kombinationen, um eine verbesserte Wirksamkeit gegen P. aeruginosa oder ähnliche anderer Erreger zu erreichen.