การวิเคราะห์จีโนมและการแสดงออกยีนของ Acinetobacter baumannii ระหว่างการติดเชื้อแบคเทอริโอเฟจเพื่อการนำเปปไทด์จากแบคเทอริโอเฟจไปประยุกต์ใช้

Abstract

Acinetobacter baumannii is a Gram-negative bacterium, which is a major cause of nosocomial infection and resistant to various antibiotics. vPhT2 is a bacterial virus that specific to extensively drug resistant A. baumannii (XDR-AB) 329. This study aim to investigate the whole genome of XDR-A. baumannii 329 using Next generation sequencing (NGS) technology, explore gene expression during phage infection by quantitative PCR(qPCR), and determine antimicrobial peptide activity derived from endolysin enzyme of vPhT2 to constrain A. baumannii 329. The results showed that the genome size of A. baumannii 329 was 3.94 Mbp and closely related to A. baumannii NIPH17_0019 and A. baumannii XH856. The presence of many drug resistance and virulence genes were found in the genome. The gene expression analysis of A. baumannii 329 were highly expressed at 30 minutes after infection with phage. Phage genes showed greatly expression at 10 minutes, with gp114 and gp062 genes. The antimicrobial activity results revealed that peptide vPhT02(7) has ability to inhibit A. baumannii 329. Moreover, synergistic effects of colistin were found with an impact on potency of the combination. The fractional inhibitory concentration (FIC) index was 0.02. This work provides insight into genome analysis XDR-A. baumannii 329 and efficacy of antimicrobial peptides to be used for developing of novel AMPs in the future.

Acinetobacter baumannii เป็นแบคทีเรียแกรมลบ เป็นสาเหตุสำคัญในการก่อโรคติดเชื้อในโรงพยาบาล และมีความความสามารถในการดื้อต่อยาปฏิชีวนะหลายชนิด แบคเทอริโอเฟจ vPhT2 มีความจำเพาะต่อ Extensively drug-resistant A. baumannii (XDR-AB) 329 ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะเกือบทุกชนิด การศึกษาในครั้งนี้จึงมีจุดประสงค์ในการศึกษาจีโนมทั้งหมดของ XDR-A. baumannii 329 โดยใช้เทคโนโลยี Next generation sequencing (NGS) และศึกษาการแสดงออกยีนระหว่างการติดเชื้อแบคเทอริโอเฟจ โดยเทคนิค quantitative PCR (qPCR) รวมถึงศึกษาประสิทธิภาพของเปปไทด์จากเอนไซม์เอนโดไลซินของแบคเทอริโอเฟจ vPhT2 ในการยับยั้ง A. baumannii 329 ผลการศึกษาพบว่า A. baumannii 329 มีขนาดจีโนม 3.94 Mbp มีความใกล้เคียงกันกับเชื้อ A. baumannii NIPH17_0019 และ A. baumannii XH856 และพบการมีอยู่ของยีนดื้อยาและยีนก่อโรคจำนวนมาก เมื่อศึกษาการแสดงออกยีนพบว่า A. baumannii 329 มีการแสดงออกยีนมากที่สุดในช่วง 30 นาทีแรกของการติดเชื้อ ในขณะที่แบคเทอริโอเฟจ vPhT2 มีการแสดงออกยีนมากที่สุดในช่วง 10 นาที โดยมียีน gp114 และ gp062 แสดงออกมากที่สุด สำหรับการศึกษาประสิทธิภาพของเปปไทด์ต้านจุลชีพพบว่า เปปไทด์ vPhT02(7) มีฤทธิ์ในการยับยั้ง A. baumannii 329 ได้ดีที่สุดและเมื่อศึกษาการเสริมฤทธิ์กับยา colistin พบว่า เสริมฤทธิ์กัน โดยมีค่าดัชนีวัดการเสริมฤทธิ์เท่ากับ 0.02 จากการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นถึงข้อมูลเชิงลึกของเชื้อ A. baumannii 329 ที่มีความสามารถในการดื้อยาเกือบทุกชนิด และประสิทธิภาพของเปปไทด์ต้านจุลชีพที่จะสามารถนำไปพัฒนาเป็นทางเลือกหรือสารต้านจุลชีพตัวใหม่ในการควบคุม XDR-A. baumannii ต่อไป