Publicação
Bacteriophages to control STEC contamination of food: a safety assessment
| Resumo: | Bacteriófagos (fagos) são uma potencial ferramenta no controlo de Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC), com vários estudos a demonstrar a sua eficácia. O uso generalizado de produtos à base de fagos na União Europeia tem sido adiado devido a preocupações com a sua segurança. Para o controlo de STEC, isto torna-se ainda mais relevante devido ao impacto que os agentes de desinfeção terão na expressão do gene de virulência mais relevante (toxina Shiga), ou na microbiota comensal do intestino humano. O principal objetivo deste trabalho é a definição de um conjunto de ensaios que permita avaliar a segurança do uso de fagos no controlo de STEC. Três importantes preocupações foram identificadas: (1) a patogenicidade e virulência de Mutantes Insensíveis aos Bacteriófagos (BIMs); (2) indução dos fagos que contem o gene da toxina Shiga (fagos Stx) e da expressão da toxina; (3) efeito dos fagos na microbiota de indivíduos saudáveis. Inicialmente, foi realizado uma análise ao genoma completo dos fagos Stx para caracterizar a prevalência dos genes da toxina Shiga nos isolados clínicos e alimentares. A análise revelou uma grande diversidade de fagos Stx, capazes de infetar um amplo conjunto de serotipos, potenciando assim a capacidade de converter diferentes estirpes de E. coli em STEC. Foi também demonstrado que os genes stx encontram-se perto da cassete lítica, indicando que a expressão da toxina está ligada à indução e libertação dos fagos Stx. Em seguida, para avaliar as questões de segurança mencionados anteriormente, o fago Ace, isolado e caracterizado neste estudo, foi usado como fago modelo para os ensaios de segurança. O contacto recorrente do fago Ace com uma estirpe STEC, resultou em BIMs com perfis de persistência similares à estirpe original. No entanto, estes BIMs demonstraram ser mais sensíveis à atividade do complemento do soro humano. A ausência do antigene O157 foi demonstrado para algumas colónias, o que pode justificar a maior sensibilidade à atividade antimicrobiana do soro. Por outro lado, a infeção de STEC com fago Ace não induziu a libertação de fagos Stx, nem a produção da toxina Shiga. Para determinar o efeito do fago Ace na microbiota do intestino, foi proposto um modelo de fermentação in vitro, usando como inóculo o conteúdo fecal de indivíduos saudáveis. A estabilidade da microbiota foi avaliada por monitorização dos metabolitos da fermentação e validada por análise metagenómica. Este estudo demonstrou que o fago Ace é seguro quando introduzido em diferentes microbiotas. Em suma, este trabalho focou-se nos aspetos mais relevantes relacionados com a segurança do uso de fagos no controlo de patógenos alimentares. O trabalho centrou-se na caracterização da segurança de um fago no controlo de STEC e permitiu concluir que este fago é seguro. Uma vez que esta conclusão não pode ser generalizada para outros fagos, este estudo é sobretudo relevante como um documento orientador para estudos de segurança de fagos usados no biocontrolo de STEC. |
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| Autores principais: | Pinto, Maria Graça Cerqueira |
| Assunto: | Bacteriófago BIM Microbiota Segurança Shiga STEC Bacteriophage Safety |
| Ano: | 2021 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Bacteriófagos (fagos) são uma potencial ferramenta no controlo de Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC), com vários estudos a demonstrar a sua eficácia. O uso generalizado de produtos à base de fagos na União Europeia tem sido adiado devido a preocupações com a sua segurança. Para o controlo de STEC, isto torna-se ainda mais relevante devido ao impacto que os agentes de desinfeção terão na expressão do gene de virulência mais relevante (toxina Shiga), ou na microbiota comensal do intestino humano. O principal objetivo deste trabalho é a definição de um conjunto de ensaios que permita avaliar a segurança do uso de fagos no controlo de STEC. Três importantes preocupações foram identificadas: (1) a patogenicidade e virulência de Mutantes Insensíveis aos Bacteriófagos (BIMs); (2) indução dos fagos que contem o gene da toxina Shiga (fagos Stx) e da expressão da toxina; (3) efeito dos fagos na microbiota de indivíduos saudáveis. Inicialmente, foi realizado uma análise ao genoma completo dos fagos Stx para caracterizar a prevalência dos genes da toxina Shiga nos isolados clínicos e alimentares. A análise revelou uma grande diversidade de fagos Stx, capazes de infetar um amplo conjunto de serotipos, potenciando assim a capacidade de converter diferentes estirpes de E. coli em STEC. Foi também demonstrado que os genes stx encontram-se perto da cassete lítica, indicando que a expressão da toxina está ligada à indução e libertação dos fagos Stx. Em seguida, para avaliar as questões de segurança mencionados anteriormente, o fago Ace, isolado e caracterizado neste estudo, foi usado como fago modelo para os ensaios de segurança. O contacto recorrente do fago Ace com uma estirpe STEC, resultou em BIMs com perfis de persistência similares à estirpe original. No entanto, estes BIMs demonstraram ser mais sensíveis à atividade do complemento do soro humano. A ausência do antigene O157 foi demonstrado para algumas colónias, o que pode justificar a maior sensibilidade à atividade antimicrobiana do soro. Por outro lado, a infeção de STEC com fago Ace não induziu a libertação de fagos Stx, nem a produção da toxina Shiga. Para determinar o efeito do fago Ace na microbiota do intestino, foi proposto um modelo de fermentação in vitro, usando como inóculo o conteúdo fecal de indivíduos saudáveis. A estabilidade da microbiota foi avaliada por monitorização dos metabolitos da fermentação e validada por análise metagenómica. Este estudo demonstrou que o fago Ace é seguro quando introduzido em diferentes microbiotas. Em suma, este trabalho focou-se nos aspetos mais relevantes relacionados com a segurança do uso de fagos no controlo de patógenos alimentares. O trabalho centrou-se na caracterização da segurança de um fago no controlo de STEC e permitiu concluir que este fago é seguro. Uma vez que esta conclusão não pode ser generalizada para outros fagos, este estudo é sobretudo relevante como um documento orientador para estudos de segurança de fagos usados no biocontrolo de STEC. |
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