Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/81501

TítuloNovel phage-derived product to control Paenibacillus larvae in bee hives
Outro(s) título(s)Novo produto derivado de fagos para controlar a Paenibacillus larvae em colmeias de abelhas
Autor(es)Ribeiro, Henrique Gonçalves
Orientador(es)Oliveira, Ana
Azeredo, Joana
Palavras-chaveBacteriófago
Larvas de abelhas
Loque Americana
Controlo antibacteriano
Paenibacillus larvae
Bacteriophage
Bee larvae
American Foulbrood
Antibacterial control
Data9-Dez-2022
Resumo(s)Loque Americana é uma doença bacteriana causada pela Paenibacillus larvae, resultando na morte das larvas de abelha, tendo um enorme impacto negativo na apicultura. Atualmente, na Europa, não existem terapias disponíveis e a queima de colónias infetadas é obrigatória. Os bacteriófagos (fagos), vírus que infetam especificamente as bactérias, causando a sua lise e consequente eliminação (biocontrolo), são candidatos promissores para reduzir o impacto da doença nas colmeias. O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma formulação à base de fagos que, após ser administrada às abelhas adultas, é entregue por regurgitação às larvas. A biodistribução do fago nas colmeias, foi efetuada utilizando o fago T7 como modelo. Após a administração de partículas virais nos alimentadores das abelhas, a sua viabilidade foi avaliada através da formação de placas de inibição (PFU), e a deteção do DNA fagico por PCR quantitativo. Apesar de se terem encontrado fagos viáveis nos tecidos larvares, a maior parte não estava viável, sugerindo a importância de proteger os fagos do ambiente da colmeia. Novos fagos de P. larvae foram isolados, caracterizados e três deles selecionados: vB_PlaP_API480, o primeiro podovírus detetado capaz de infetar estirpes de P. larvae, e dois siphovírus, vB_PlaS_API46 e vB_PlaS_API59. A taxa de infeção do API480 (73%) foi maior do que as outras (34% e 62% respectivamente), sendo selecionado para ser avaliado in vivo. A biodistribução do API480 nas abelhas adultas e larvas foi estudada, em colmeias saudáveis, para avaliar o potencial de encapsulamento dos fagos. Apesar de permitir que os fagos atinjam as larvas, a formulação de fago encapsulado não foi bem dispersa no alimento das abelhas e deve ser melhorada. Usando o mesmo fago em larvas infetadas em laboratório, este revelou ser seguro para as larvas e com efeitos antibacterianos in vivo, particularmente quando as larvas foram subsequentemente tratadas com um outro fago (vB_PlaS_CEB16), ativo contra mutantes resistentes ao API480. No estudo do impacto dos profagos na evolução da virulência e fitness de P. larvae, pode observar-se que a maioria das estirpes abrigam profagos intactos que influenciam o seu desempenho, e novos clusters e singletons de fagos de P. larvae foram identificados nos alinhamentos dos genomas dos seus hospedeiros. No geral, este trabalho avalia a administração oral de fagos para as abelhas adultas, em formulações encapsuladas, para controlar mais eficientemente a P. larvae nas colmeias, contribuindo também para aumentar o estado da arte da população de fagos de P. larvae e as suas características genómicas e taxonómicas.
American Foulbrood (AFB) is a bacterial disease caused by Paenibacillus larvae, resulting in the death of bee larvae, having a huge negative impact on beekeeping. Currently, in Europe, there are no therapies available and the burning of infected colonies is mandatory. Bacteriophages (phages), viruses that specifically infect bacteria, causing their lysis and consequent elimination (biocontrol), are hopeful candidates to reduce the impact of this disease in hives. The main objective of this work was the development of a phage-based formulation that, after being administered to adult bees, is delivered by regurgitation to larvae. The phage biodistribution in hives was established using the T7 phage as a model. After the administration of viral particles in bee feeders, their viability was assessed through the formation of inhibition plates (PFU), and the detection of phage DNA by quantitative PCR. Despite viable phages being found in larval tissues, most of them were not viable, suggesting the importance of protecting phages from the hive environment. New P. larvae phages were isolated, characterized and three of them selected: vB_PlaP_API480, the firstly podovirus detected able to infect P. larvae strains, and two siphovirus, vB_PlaS_API46 and vB_PlaS_API59. The infection rate of API480 (73%) was higher than the others (34% and 62% respectively) and was selected to be evaluated in vivo. The biodistribution of API480 in adult bees and larvae tissues was studied in healthy hives to evaluate the potential of phage encapsulation. Despite allowing phages to reach larvae, the encapsulated phage formulation was not well dispersed in bee food and must be improved. Using the same phage on infected lab-reared larvae, proved to be safe for larvae and with in vivo antibacterial effects, particularly when larvae were subsequently treated with another phage (vB_PlaS_CEB16), active against API480-resistant mutants. In the study of the impact of prophages in the evolution of P. larvae virulence and fitness, it could be observed that most strains harbour intact prophages that influence their performance, and new clusters and singletons of P. larvae phages were identified in the genome alignments of their hosts. Overall, this work evaluates the oral administration of phages to adult bees, in encapsulated formulations, to control P. larvae more efficiently in hives, also contributing to increase the state of the art of P. larvae phages population and their genomic and taxonomic characteristics.
TipoTese de doutoramento
DescriçãoTese de doutoramento em Chemical and Biological Engineering
URIhttps://hdl.handle.net/1822/81501
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento
CEB - Teses de Doutoramento / PhD Theses

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