Tese de Doutorado

Bacteriófagos, ou simplesmente fagos, são vírus que utilizam bactérias como hospedeiras e apresentam dois principais ciclos de vida: lisogênico, no qual o genoma viral pode ser mantido de forma integrada ou extracromossômica, e lítico, caracterizado pela destruição celular. Fagos que se propagam majoritariamente pelo ciclo lítico têm se destacado como estratégias terapêuticas complementares frente à crescente resistência antimicrobiana. Entre os patógenos de maior preocupação está Klebsiella pneumoniae resistente a carbapenêmicos (CRKP), classificada pela Organização Mundial da Saúde como de prioridade crítica, devido às opções terapêuticas limitadas. O presente trabalho teve como objetivos analisar o genoma de quatro isolados clínicos de CRKP obtidos de pacientes hospitalizados no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (USP); realizar o isolamento de fagos líticos; caracterizar os genomas dos fagos obtidos e avaliar seu potencial terapêutico em modelo animal Galleria mellonella; além de prospectar genomas de fagos de K. pneumoniae diretamente a partir de dados metagenômicos da amostra ambiental utilizada no isolamento. Os genomas bacterianos foram avaliados quanto à qualidade, montados e caracterizados por ST (Sequencing Type), tipo capsular e genes de resistência. O isolado K81-498 foi selecionado como cepa hospedeira para a obtenção dos fagos a partir de amostras de água coletadas de um córrego no campus da USP (P1). Oito fagos foram isolados, todos pertencentes ao gênero Jiaodavirus, com morfologia de miovírus. A análise genômica revelou uma alta similaridade (>90%) entre eles e ausência de genes associados à integração, resistência antimicrobiana ou virulência bacteriana. O fago FDB foi testado em modelo in vivo, no qual proporcionou 30% de sobrevivência em larvas tratadas, demonstrando potencial terapêutico. Paralelamente, também foram recuperados e caracterizados genomas de fagos a partir dos dados metagenômicos da amostra ambiental utilizada no isolamento dos fagos. Assim, este trabalho integra análises genômicas, microbiológicas e experimentais que não apenas ampliam o conhecimento sobre os fagos associados à CRKP, mas também ressaltam o potencial dos fagos líticos como candidatos a estratégias terapêuticas no enfrentamento de bactérias multirresistentes.

Bacteriophages, or simply phages, are viruses that use bacteria as hosts and exhibit two main life cycles: lysogenic, in which the viral genome can be maintained in an integrated or extrachromosomal form, and lytic, characterized by cell destruction. Phages that predominantly propagate through the lytic cycle have emerged as complementary therapeutic strategies in the context of increasing antimicrobial resistance. Among the pathogens of greatest concern is carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (CRKP), classified by the World Health Organization as a critical priority due to limited therapeutic options. The present study aimed to analyze the genomes of four clinical isolates of CRKP obtained from hospitalized patients at the Hospital das Clínicas of the School of Medicine, University of São Paulo (USP); to isolate lytic phages; to characterize the genomes of the obtained phages and evaluate their therapeutic potential in the Galleria mellonella animal model; as well as to prospect K. pneumoniae phage genomes directly from metagenomic data of the environmental sample used for phage isolation. The bacterial genomes were assessed for quality, assembled, and characterized by ST (Sequence Type), capsular type, and resistance genes. The isolate K81-498 was selected as the host strain for phage isolation from water samples collected from a stream on the USP campus (P1). Eight phages were isolated, all belonging to the genus Jiaodavirus, with myovirus morphology. Genomic analysis revealed high similarity (>90%) among them and the absence of genes associated with integration, antimicrobial resistance, or bacterial virulence. Phage FDB was tested in an in vivo model, in which it provided 30% survival in treated larvae, demonstrating therapeutic potential. In parallel, phage genomes were also recovered and characterized from metagenomic data of the environmental sample used for phage isolation. Thus, this study integrates genomic, microbiological, and experimental analyses that not only expand the knowledge of phages associated with CRKP but also highlight the potential of lytic phages as candidates for therapeutic strategies against multidrug-resistant bacteria.