Progresivní nástroje pro identifikaci bakterie Staphylococcus aureus

Ing. Kristýna Číhalová

Doctoral thesis

Progressive tools for the identification of Staphylococcus aureus

Abstract:

Přítomnost bakterie Staphylococcus aureus (S. aureus) a jeho rezistentní formy meticilin-rezistentní S. aureus (MRSA) jsou v infekcích stále častější a léčba se stává čím dál komplikovanější především kvůli vzrůstající rezistenci. Včasná identifikace mikrobiomu infekční rány vede k nasazení správné léčby a tím k ušetření pacienta od vzniku abscesů, amputací končetin či dokonce smrti. Předkládaná práce s názvem Progresivní nástroje pro identifikaci bakterie Staphylococcus aureus je zaměřena na studium výskytu těchto bakterií v klinických vzorcích, návrh a zhotovení nových detekčních metod založených na magnetické separaci a vyhodnocení vlivu účinku antibiotik a nanočástic kovů na růst a tvorbu biofilmu, genovou expresi a proteinové složení u S. aureus a MRSA. Nejvíce zastoupený mikroorganismus v infekčním mikrobiomu je S. aureus a v našich studiích byl použit jako modelová bakterie pro návrh rychlých, přesných a citlivých detekčních technik, které využívají nepřímé detekce jako je: i) detekce produktu biochemické reakce bakteriálních enzymů s matricí, ii) detekce amplifikovaného genu za použití zlatých nanočástic jako indikátorových sond, iii) stanovení detekčních oligonukleotidů po sendvičovém zachycení bakterie mikro a nanočásticemi a iv) multiplexní detekce kvantových teček využívajících sendvičového zachycení fragmentu specifického genu vybraných bakterií. Na navržené detekční metody navazuje porovnání vlivu účinku samotných beta-laktamových antibiotik a jejich komplexů se selenovými nanočásticemi na nerezistentní a rezistentní formu S. aureus. V případě MRSA bylo použitím komplexů antibiotik a selenových nanočástic dosaženo výrazné inhibice růstu bakterií a tvorby biofilmu, změny genové exprese a proteinového složení.

Abstract:

The presence of infections caused by Staphylococcus aureus (S. aureus) and its resistant form - methicillin-resistant S. aureus (MRSA) - are more frequent and treatment with increasing resistance becomes increasingly complicated. Early identification of microbiome in the infectious wounds leads to implementation of the correct treatment and thereby saving the patient from the formation of abscesses, amputation of limbs or even death. Presented thesis entitled Progressive tools for the identification of Staphylococcus aureus is focused on the study of the occurrence of these bacteria in clinical samples, design and construction of new detection methods based on magnetic separation and evaluation of the effects of antibiotics and metal nanoparticles on growth and biofilm formation, gene expression and protein composition in S. aureus and MRSA.The most abundant microorganism in microbiome of infections is S. aureus and in our studies was used as model bacteria for the design of fast, accurate and sensitive detection techniques utilizing indirect detection such as: i) detection of product of biochemical reaction between bacterial enzymes and matrix, ii) detection of the amplified gene using gold nanoparticles as an indicator probe, iii) determination of the detection oligonucleotides after sandwich capture of bacteria between micro and nanoparticles, and iv) a multiplex detection of quantum dots using sandwich capture of specific gene from selected bacteria. Subsequently, an influence effect of beta-lactam antibiotics and their complexes with selenium nanoparticles to non-resistant and resistant form of S. aureus was investigated. The significant inhibition of bacterial growth and biofilm formation as well as changes in gene expression and protein composition were achieved in MRSA by using the complexes of antibiotics and selenium nanoparticles.

Keywords

Staphylococcus aureus, infekce, antibiotikum, rezistence, magnetická separace, nanočástice, inhibice

Keywords

Staphylococcus aureus, infections, antibiotic, resistance, magnetic separation, nanoparticles, inhibition

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 7. 2016

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Pavel Kopel, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Agronomy

Doctoral programme / field:
Chemistry / Agricultural Chemistry