W dniach 07-09.09.2023 odbyło się drugie spotkanie bakteriofagowców z całej Polski. W roku ubiegłym miało to miejsce także w Gdańsku a przedsięwzięcie zostało zainicjowane przez profesor Alicję Węgrzyn oraz profesora Grzegorza Węgrzyna.

Dzień pierwszy sympozjum

Pierwszego dnia odbyła się rejestracja uczestników. Na wstępie profesor G. Węgrzyn przywitał wszystkich i zaprosił do wysłuchania ciekawych wykładów (Fot. 1).

Jako pierwsza wystąpiła profesor Krystyna Dąbrowska z Instytutu im. Ludwika Hirszfelda we Wrocławiu. Przedstawiła temat identyfikacji głównych epitopów fagowych indukujących specyficzną odpowiedź układu odpornościowego u ludzi. W ludzkim układzie odpornościowym znajdują się naturalnie wytworzone przeciwciała przeciw fagom, jednak profil serologiczny u każdego człowieka jest zróżnicowany. Dowiedzieliśmy się, że zespół Profesor Dąbrowskiej stworzył pierwszą na świecie bazę immunologicznych białek pochodzenia bakteriofagowego. Jeśli ktoś potrzebuje do takiej bazy dostępu, to może skontaktować się w tej sprawie z panią profesor.

Następnie wystąpiła profesor Małgorzata Łobocka z Instytutu Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk (IBB PAN). Opowiedziała o perspektywach fagoterapii zakażeń gronkowcowych w świetle badań nad bakteriofagami i interakcjami bakteriofag-bakteria. Opowiedziała o fagach z rodzaju Kayvirus i ich zdolności do eradykacji biofilmu. Bakterie wykształcają około 100 systemów oporności na fagi. Mimo to bakteriofagi nadal są w stanie te systemy obronne bakterii przezwyciężyć.

Kolejny prelegent to doktor Jan Paczesny z Instytutu Chemii Fizycznej PAN. Ugryzł on temat odwrotny niż ten, który zwykle omawiamy w temacie fagów. Mianowicie odniósł się to tego, jak chronić bakterie przed fagami i jednocześnie nie wpływać na nie w negatywny sposób. Opowiedział o wykorzystaniu nanocząstek złota, czy azotanu srebra a także wykonanych przez zespół doktora polielektrolitów.

Potem profesor Zuzanna Drulis-Kawa z Uniwersytetu Wrocławskiego opowiedziała o kompromisach przy nabywaniu oporności na fagi przez bakterie Klebsiella pneumoniae i Pseudomonas aeruginosa. Pani profesor omówiła wpływ koktajlów fagowych złożonych z minimum 1 do maksimum 3 fagów na bakterie pozyskane od pacjentów z mukowiscydozą oraz na szczepy laboratoryjne. Okazuje się, że szczepy kliniczne i laboratoryjne wykształcają odmienne mechanizmy oporności na fagi.

Bartłomiej Grygorcewicz, który jest doktorem nauk medycznych z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie wypowiedział się na temat wybranych czynników na efektywność bakteriofagów. Efektywność działania fagów w wirującym polu magnetycznym zostaje podwyższona. Doktor Bartek opowiadał między innymi o eksperymentach przeprowadzonych na larwach. Jego grupa badawcza sprawdzała także działanie różnych antybiotyków w połączeniu z fagami i polem magnetycznym. W zależności od miksu odnotowywali one różne wyniki.

Ostatnim występującym tego dnia prelegentem była doktor Katarzyna Kosznik-Kwaśnicka z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Odniosła się ona do bezpieczeństwa terapii fagowej w kontekście leczenia gronkowcowych zakażeń skóry. Opowiedziała o badaniach przeprowadzonych na linii komórkowej ludzkich fibroblastów, które wykazały, że badane fagi nie wykazują efektu cytotoksycznego.

Po tej prezentacji odbyła się przerwa obiadowa [Fot. 2.]. Po napełnieniu swoich żołądków przepysznym cateringiem niemal wszyscy udali się z powrotem do sali, aby obradować na temat Polskiego Towarzystwa Badań nad Wirusami Mikroorganizmów.

Polskie Towarzystwo Badań nad Wirusami Mikroorganizmów

Zostało zarejestrowane 30.06.2023 r. W skład prezydium wchodzą:

• profesor dr hab. Alicja Węgrzyn z Wydziału Biologii UG – prezes zarządu,
• dr hab. Robert Czajkowski, prof. UG – Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i GUMed – wiceprezes zarządu,
• dr n. med. Bartłomiej Grygorcewicz – z PUM w Szczecinie, Wydziału Farmacji, Biotechnologii Medycznej i Medycyny Laboratoryjnej – sekretarz,
• dr hab. Magdalena Płotka, prof. UG – Wydział Biologii UG – skarbnik,
• profesor dr hab. Grzegorz Węgrzyn Z Wydziału Biologii UG – członek zarządu,
• profesor dr hab. Krystyna Dąbrowska z Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN – członek zarządu,
• profesor dr hab. Renata Urban-Chmiel – Katedra Prewencji Weterynaryjnej i Chorób Ptaków Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie – członek zarządu.

Na spotkaniu omówiono sprawy organizacyjne związane z Towarzystwem i opowiedziano między innymi o warunkach członkostwa. Teraz czekamy na dalszy rozwój wydarzeń i liczymy na to, że o wirusach mikroorganizmów zrobi się na Polskiej scenie medycznej głośniej.

Drugi dzień sympozjum

Dzień rozpoczęto od wystąpienia doktora habilitowanego Rafała Mostowego z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ). Opowiedział o interakcjach między cukrami bakteryjnymi a białkami fagowymi jako o modelu koewolucji. Dowiedzieliśmy się, że u fagów występują cztery grupy białek o wysokim zróżnicowaniu: włókna ogonka, kolce ogonka, endolizyny i polimerazy DNA. Grupa badawcza, z którą pracuje doktor Rafał skupia się na badaniu białek wielu otoczek takich bakterii jak Klebsiella.

Profesor Renata Urban-Chmiel z Katedry Prewencji Weterynaryjnej i Chorób Ptaków z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie przybliżyła temat regulacji prawnych odnośnie możliwości wykorzystania bakteriofagów w weterynarii. Przez bardzo wiele ograniczeń w Europie jest niewiele preparatów związanych z fagami, jakie zostały wprowadzone na rynek. Z bardzo wielu przepisów wywnioskować można było między innymi, że aby przeprowadzić badania kliniczne, to potrzebna jest zgoda od głównego lekarza weterynarii. Te ograniczenia prawne są dość szerokie i przez to trudno jest wprowadzić na rynek jakiekolwiek środki fagowe.

Następne doktor habilitowana profesor UG Iwona Mruk przedstawiła temat profaga Rac od strony biologii molekularnej. Opowiedziała o indukcji kryptycznego profaga Rac jaki ratunek na letalne zakłócanie globalnej sieci regulatorowej E. coli na skutek wprowadzenia do jej komórek genu czynnika transkrypcyjnego, który jest połączony z systemem restrykcyjno-modyfikacyjnym Csp231I z Citrobacter. Gen racR jest silnie konserwowany w profagu w E. coli. Nie da się dokonać delecji tego genu z zachowaniem żywotności komórek bakteryjnych, dopiero przy delecji całego operonu jest to możliwe. Komórki wtedy zaczynają tworzyć filamenty i zauważono, że inne geny ulegają wtedy nadekspresji, co wpływa na zmienioną ruchliwość bakterii i filamentację. Uważa się, że w pewnych warunkach indukcja profaga Rac w E. coli powoduje, że bakteria może przeżyć.

Tytuł prezentacji kolejnego prelegenta, czyli doktor Bogny Smug z Uniwersytetu Jagiellońskiego, zaczynał się od słów „How phages play with LEGO (…)”. Opowiedziała ona o mozaizmie domen w różnych białkach. Najbardziej mozaikowe białka w przypadku fagów to:

• SSB (z ang. single stranded binding protein – białko wiążące jednoniciowy DNA),
• metylazy,
• włókna ogonka,
• kolce ogonka.

Gdyby ktoś był zainteresowany sklasyfikowanymi dotąd domenami białek, to baza ECOD to ułatwia (http://prodata.swmed.edu/ecod/).

Następnie doktor habilitowany Robert Czajkowski, profesor UG opowiedział o interakcji fagów i baterii będących patogenami roślinnymi, jak Dickeya spp. Grupa badawcza profesora wyizolowała 13 mutantów bakterii opornych na zakażenia fagowe faga phiD5. Z wszystkich mutantów tylko dwa posiadały obniżoną wirulencję. Byli oni ciekawi, czy fenotyp bakterii mutantów zmienia się, jednak po analizie mikroskopowej okazało się, że nie da się rozróżnić w ten sposób szczepu dzikiego od mutanta.

Magister Łukasz Kałuski z IBB PAN z Pracowni Biologii Bakteriofagów opowiedział o analizie funkcjonalnej genów faga MSA6, który infekuje komórki gronkowca złocistego. Fag ten należy do rodzaju Kayvirus i jest aktywny wobec wielu szczepów MRSA (metycylino-opornych S. aureus).

Po tym wystąpieniu magister Maciej Żaczek wypowiedział się na temat niepowiązany typowo z biologią fagów, ale socjologiczny. Przeprowadził on badania w postaci rozbudowanej ankiety, która miała pokazać, jak wybrane grupy zawodowe i społeczne w Polsce postrzegają terapię fagową. Z badań okazało się, że jednak wiedza o fagach nie jest rozpropagowana, ale to, co zauważył przy okazji, to jak dużą wiedzę Polacy posiadają na temat antybiotyków.

Po tym wystąpieniu przyszedł czas na Paulinę Marcinkiewicz, która opowiedziała o enzymie pochodzenia fagowego, PolaR, który aktywny jest wobec bakterii Rothia spp. Ta bakteria, jest oportunistycznym patogenem szczególnie niebezpiecznym dla osób z obniżoną odpornością. Może wtedy być przyczyną zapalenia płuc, wsierdzia, otrzewnej, opon mózgowych, czy posocznicy. Rothia mucilaginosa jest znajdowana u pacjentów z mukowiscydozą. To co zrobiono, to przebadano wirom pacjenta (czyli zbiór wirusów występujący w danym organizmie), przeprowadzono analizę metagenomu a następnie analizę bioinformatyczną. Dzięki temu wykryto endolizynę PolaR o długości 193 aminokwasów. Dawka enzymu, która wykazałaby najlepsze działanie to 100 i 125 μg/ml. Do tego wykazano brak aktywności cytotoksycznej dla komórek eukariotycznych.

Kolejna osoba to doktor Emil Stefańczyk z IBB PAN, z tej samej pracowni co profesor Łobocka, czy magister Kałuski. Przedstawił temat charakterystyki mobilomu podkolekcji klinicznych szczepów S. aureus. Dowiedzieliśmy się o czterech nowych typach integraz. W genomie bakterii S. aureus można znaleźć miejsce integracji kaset SCCmec. Niezależnie jednak od tego, czy kaseta tam występuje, czy nie, to zidentyfikowano wiele systemów oporności.

Ostatnie wystąpienie tego dnia należało do magister Aleksandry Zalewskiej z UG. Opowiedziała ona o rekombinacjach w genach ogonka białkowego oraz ich możliwym wpływie na spektrum gospodarza pod kątem adsorpcji oraz spektrum litycznym gospodarza fagów Litunavirus , które zakażają P. aeruginosa. Okazuje się, że białka ogonka ulegają silnej presji selekcyjnej. W prezentacji mowa była między innymi o białku GrpE, które jest funkcjonalnym analogiem białek Hsp70.

Sesja posterowa

Na koniec dnia czekała sesja posterowa. Autorami posterów byli głównie młodzi naukowcy. Plakatów w sumie było około 20 a przedstawiane tematy różnorodne. Mój plakat dotyczył zjawiska termostabilności endolizyny Ts2631 pochodzącej z faga Tsc2631 infekującego bakterie Thermus scotoductus [Fot. 3]. Białko to ma wysoką wartość temperatury topnienia (stan, w którym białko znajduje się w połowie w formie niesfałdowanej i w połowie sfałdowanej), bo jest to około 100°C.

Trzeci dzień sympozjum

Jako pierwszy tego dnia wystąpił profesor Grzegorz Węgrzyn z UG i przedstawił temat, który jest dość przełomowy. Chodzi bowiem o obecność małego regulatorowego RNA (czyli małe niekodujące cząsteczki RNA) w genomie lambdoidalnego faga phi24B. Dotąd w fagach zidentyfikowano tylko 4 małe niekodujące cząsteczki RNA, ale nie poznano ich funkcji. Ten fag należy do rodziny stx, jest profagiem znajdującym się w enterokrwotocznych E. coli Postanowiono indukować faga i czytać sygnały z RNA. Zauważono, że po 80 minutach od indukcji sygnał pochodzi od 81 nukleotydowego (nt) transkryptu przypominającego eukariotyczne mikro RNA (jednak to u eukariotów ma 20 nt). Z tego transkryptu powstaje 20 nt fragment. Jak do tego dochodzi? Profesor wyjaśnił, że białko Hfq, które jest białkiem opiekuńczym RNA, oddziałuje z prekursorem 24B_1. Hfq wiąże się do krótkiego fragmentu RNA.

Następnie doktor habilitowany Michał Wójcicki z Państwowego Instytutu Badawczego w Warszawie Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego zaprezentował charakterystykę biologiczną i analizę genomiczną faga z rodziny Espeptimavirus do biokontroli wielolekoopornych szczepów Salmonella w żywności. Opowiedział o obecnych metodach utrwalania żywności oraz o jedzeniu, które jest minimalnie przetwarzane ( przez co występuje zwiększone ryzyko zanieczyszczenia mikrobiologicznego). Opowiedział on o 53 wielolekoopornych izolatach S. enterica z Polski, a także kilku innych i ich poważnych problemach z wirulencją.

Następnie profesor Małgorzata Łobocka, która wystąpiła też pierwszego dnia sympozjum, wyjaśniła na czym polega nowa klasyfikacja fagów i jak poradzić sobie z ogromnymi ilościami danych genomowych. ICTV to organizacja, a zarazem wyszukiwarka i baza, w której znajdziemy klasyfikację wirusów z dokładnością co do gatunku. Oprogramowania takie jak: Viridic, VipTree, VirClust i VICTOR mogą służyć kolejno do: opracowania klasyfikacji, stworzenia drzewa filogenetycznego i do clustrowania wirusów. Viridic jest dość wolnym oprogramowaniem, jednak trwają prace nad stworzeniem nowego i już wkrótce może się on ukazać. W przypadku chęci sklasyfikowania nowego faga profesor Łobocka służy pomocą i można się z nią kontaktować.

Przedostatnim prelegentem II sympozjum fagowego był magister Marcin Borowicz z UG. Opowiedział on o tailocynach produkowanych przez szczep Dickeya dadantii 3937, który jest patogenem roślin. Tailocyny, to struktury pochodzenia bakteriofagowego, z tym że nie posiadają główki z materiałem genetycznym. Dzieli się je na typy: F (giętkie, niekurczliwe) i R (niegiętkie, kurczliwe). To typ R cieszy się większym zainteresowaniem wśród naukowców. Tailocyny zaburzają siłę protomotoryczną, co prowadzi do śmierci komórki. Tailocyna o której powiedział Pan Marcin została nazwana Dickeyocyną. Zbadano, że wiążę się ona równie wydajnie do żywych jak i martwych komórek. Co więcej wykazano, że nie jest ona toksyczna w stosunku do nicienia Caenorhabditis elegans.

Ostatnią już mówczynią została pani Agnieszka Maszewska,która reprezentowała formę Proteon Pharmaceuticals z Łodzi. Firma ta jest producentem kilku preparatów fagowych przeznaczonych między innymi dla kurcząt. Produkty te są sprzedawane między innymi na rynek Amerykański, czy Indyjski. Pani Agnieszka skupiła się na opowiedzeniu o nowym produkcie BAFACAM, który jest przeznaczony do leczenia zapalenia wymienia (choroba wywoływana między innymi przez bakterie S. aureus i E. coli).

Podsumowanie

Całe sympozjum zaowocowało poszerzeniem swojej wiedzy jak i nawiązaniem nowych kontaktów. Z tego co wiemy, to dwie kolejne edycje też odbędą się w Gdańsku. Mam nadzieję, że grono entuzjastów fagowych będzie rosnąć, a wiedza o bakteriofagach stanie się powszechna. Pamiętajmy, że fagi to nie tylko wirusy. Są także źródłem wielu enzymów nie tylko o charakterze leczniczym, ale też mające zastosowanie w biotechnolgii.

W Polsce musimy jeszcze popracować nad prawem tak, by dostęp do terapii fagowej był powszechnie dostępny. W tym momencie jest to możliwe jedynie jako terapia eksperymentalna, za którą trzeba zapłacić, ale też trzeba udowodnić, że żaden inny lek antybakteryjny nie działa. Uczmy się o bakteriofagach, bo widać, że nie trzeba się ich bać dlatego, że są wirusami. Trzeba zrozumieć jak działają i zastosować tę wiedzę w praktyce. W dobie wielolekooporności jest to niezwykle cenne narzędzie.

Źródła

https://rejestr.io/krs/1044510/polskie-towarzystwo-badan-nad-wirusami-mikroorganizmow

https://www.facebook.com/IBPRS/posts/776813740911316?locale=hi_IN