ITEM METADATA RECORD
Title: Identification of potential targets for vaccination against Staphylococcus epidermidis biofilms
Other Titles: Identificatie van potentiële doelwit proteïnen voor vaccinatie tegen Staphylococcus epidermidis biofilmen
Authors: Shahrooei, Mohammad
Issue Date: 23-Apr-2010
Abstract: Ve rgeleken met Staphylococcus aureus, is S. epidermidis< /&gt; een species die veel minder weefselbeschadigende toxines en exo-en zymen produceert. S. epidermidis infecties zijn ook zelden l evensbedreigend. S. epidermidis geniet recent echter stijgen de belangstelling, omdat deze stafylokok nu wordt beschouwd als de belan grijkste oorzaak van vreemdlichaaminfecties, die wegens het toenemend ge bruik van biomaterialen zijn toegenomen. De mogelijkheid om een biofilm te vormen op medische implantaatoppervlakke n wordt beschouwd als de belangrijkste virulentiefactor van S. epi dermidis. Biofilmen zijn beduidend minder gevoelig voor antibiotic a. De enige echt efficiënte methode om biofilminfecties te genezen, is h et besmette vreemdlichaam te verwijderen, een risicovolle, moeilijke en dure procedure. Ve rschillende strategieën worden gebruikt ter bestrijding van biofilminfec ties. Lokaal of systemisch gebruik van bactericide agentia is de traditi onele aanpak om biofilmvorming te voorkomen of te genezen. In vergelijki ng met hun planktonische tegenhangers, zijn bacteriën in een biofilm ech ter tot duizend keer beter bestand tegen antimicrobiële agentia. Immuunp rofylaxis gericht tegen eiwitten die deel uitmaken van het celoppervlak en die tot expressie komen ‘in vivo’ en bijgevolg belangrijk zijn voor de vorming van biofilm is een veelbelovende nieuwe benadering voor de preventie en behandeling van biofilmen. Er werd reeds aangetoon d dat antilichamen tegen extracellulaire macromoleculen zoals PIA, teich oïnezuren, Fbe en Aap, die essentieel zijn voor de interactie tussen het bacteriële celoppervlak en het vreemdlichaam en tussen bacteriën in de biofilm onderling, en vaccinatie van ratten met gezuiverde PIA/PNAG, bio filmvorming kunnen voorkomen. Een voordeel van immuuntherapeutische meth oden is het verminderde risico op de ontwikkeling van resistentie. In deze studie hebben we via "reverse vaccinology" geprobeerd nieuwe poten tiële doelen voor immuuntherapie tegen S. epidermidis biofil men te identificeren. De eerste stap in deze ‘reverse vaccinology’ is de identificatie van het volledige repertoire van antigenen die op het opp ervlak tot expressie worden gebracht. Met behulp van een ‘in silic o’ procedure, werden 57 eiwitten geïdentificeerd als oppervlakteei witten van S. epidermidis (Ses) waarvan 32 eiwitten geannote erd zijn als eiwitten met ongekende functie. Uit deze groep werden 13 ei witten geselecteerd op basis van grootte, aantal antigene determinanten en de rol in S. epidermidis biofilmvorming en pathogenese va n de eiwitgroep waartoe het kandidaat-eiwit behoort. Na de ‘in silico’ selectie van potentiële vaccinantigenen, is de volgende stap het valideren van de geselecteerde proteïnen via analys e van de expressie ‘in vitro’ en ‘in vivo’. De a anwezigheid van deze 13 genen in klinische en commensale isolaten van </ &gt;S. epidermidis werd onderzocht en - met onze eerder beschreven ‘in vitro’ en ‘in vivo’ ratmodellen voor vreemd lichaaminfecties – werd de expressie van deze 13 genen onderzocht in pla nktonische en sessiele bacteriën tijdens de vreemdlichaaminfecties. De expressiepatronen ‘in vitro’ en ‘in vivo’ van d e ses genen zijn zeer gevarieerd. Daarom, op basis van de hi erboven genoemde kenmerken, werden 5 van deze 13 eiwitten geselecteerd; 3 eiwitten met een LPXTG sequentie en een niet-gekende rol in biofilmvor ming en de twee grootste ABC transportereiwitten, eveneens met ongekende functie. Het extracellulaire deel van deze 5 geselecteerde Ses eiwitten werd gekloond, tot expressie gebracht en gezuiverd en polyklonale antil ichamen tegen deze eiwitten werden opgewekt in konijnen. De antilichamen werden geïsoleerd uit pre- en hyperimmuun sera en deze werden gebruikt in een semi-kwantitatieve microtiterplaat assay voor het evalueren van h et effect van verschillende anti-Ses-antilichamen op S. epidermidi s biofilmvorming. De hoogste remming van de ‘in vitro’ biofilmvorming werd gevon den voor de anti-SesC antilichamen. SesC werd daarom voor nader onderzoe k geselecteerd. Specifieke anti-SesC antilichamen werden geïsoleer d uit de totale antilichaamfractie uit hyperimmuun serum van konijnen vi a affiniteitschromatografie met recombinant SesC. Conventionele fluoresc entiemicroscopie werd gebruikt om de expressie van SesC op het oppervlak van sessiele en planktonische S. epidermidis bacteriën ‘ in vitro’ te bevestigen. Het effect van verschillende concentra ties van anti-SesC antilichamen ‘in vitro’ op primaire aanhechting, biofilmvorming tijdens overnacht incubatie en op mature (1 -dag oude) biofilmen van verschillende S. epidermidis stamme n werd getest. We testten ook het effect van anti-SesC antilichamen<I &gt; op mature biofilmen van S. epidermidis in het ‘in vi vo’ rat model voor vreemdlichaaminfecties. Tot slot hebben we ook ratten geïmmuniseerd met SesC en het effect van deze immunisatie op vree mdlichaaminfecties bij ratten geëvalueerd. Om de structuur en de functie van SesC te ontrafelen, werden verschillende bio-informatica hulpmiddelen gebruikt en hebben we het effect bestudeer d op biofilmvorming en aanhechting aan gastheermatrixeiwitten van de exp ressie van SesC in de sesC-negatieve S. aureus R N4220 en het effect van overexpressie in de sesC-positieve S. epid ermidis RP62A. Er werd aangetoond dat de S. aureus RN-transf ormanten die SesC tot expressie brengen beter binden aan fibrinogeen maa r niet aan andere extracellulaire matrixproteïnen. Bovendien konden we o bserveren dat anti-SesC antilichamen deze binding significant verm inderden. Ui t onze bevindingen blijkt dat SesC een veelbelovend doelwit is voor prev entie en behandeling van S. epidermidis biofilmen via intera ctie met de primaire aanhechting, accumulatie en loslating. SesC is moge lijk een fibrinogeenbindende MSCRAMM (microbial surface components re cognizing adhesive matrix molecules) en speelt een rol in aanhechting aan zowel biotische als abiotische oppervlakken. Verder onderzoek is ec hter noodzakelijk om de structuur en de precieze rol van SesC in biofilm vorming te karakteriseren alsook het werkingsmechanisme van de anti-SesC antilichamen in vivo.
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Laboratory of Clinical Bacteriology and Mycology
Laboratory for Experimental and Clinical Microbiology (-)
Laboratory of Molecular Bacteriology (Rega Institute)

Files in This Item:
File Status SizeFormat
THESIS_MOHAMMAD_SHAHROOEI_My PhD.pdf Published 5450KbAdobe PDFView/Open

 


All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.