Long-term colonization of donor-derived bifidobacteria in recipients of fecal microbiota transplantation

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201905091916
Title: Long-term colonization of donor-derived bifidobacteria in recipients of fecal microbiota transplantation
Author: Ronkainen, Aki
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201905091916
http://hdl.handle.net/10138/301709
Thesis level: master's thesis
Discipline: Mikrobiologia
Microbiology
Mikrobiologi
Abstract: Ulosteensiirto on lääketieteellinen hoitomuoto, jossa terveen luovuttajan ulostetta siirretään vastaanottajaan terveen suolistomikrobiston palauttamiseksi. Tätä nykyä ulosteensiirtoa käytetään rutiinisti uusiutuvan Clostridioides difficile -infektion hoitoon, mutta sitä tutkitaan myös mahdolliseksi hoitomuodoksi muihin suolistomikrobiston epätasapainosta johtuviin sairauksiin. Ulosteensiirto luo erinomaiset puitteet tervettä suolistomikrobistoa määrittävien tekijöiden tutkimiseen, koska sen avulla voidaan selvittää mikrobiston palautumisen kannalta olennaisia mikrobeja. Yksi erityisen mielenkiintoinen mikrobiryhmä tässä mielessä on bifidobakteerit. Vaikka bifidobakteerit mielletään usein kaupallisiksi probiooteiksi, ne ovat ensimmäisiä mikrobeja, jotka kolonisoivat ihmisen syntymän jälkeen, ja niillä on keskeinen merkitys niin suolistomikrobiston kehittymisessä kuin sen terveyden ylläpidossa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia luovuttajaperäisten bifidobakteerien pitkäaikaista kolonisoitumista ulosteensiirron vastaanottajiin käyttämällä viljelypohjaisen menetelmän ja molekulaaristen tyypitysmenetelmien yhdistelmää. Viljelypohjaista menetelmää käytettiin bifidobakteerien eristämiseen luovuttajien ja vastaanottajien ulostenäytteistä, ja molekulaarisia tyypitysmenetelmiä (rep-PCR ja kokogenomisekvensointi) käytettiin eristettyjen bakteerien erottelemiseksi toisistaan. Tämä tutkimus perustui olettamukseen, että ollakseen luovuttajaperäinen bifidobakteerin tulee esiintyä vastaanottajassa vasta ulosteensiirron jälkeen ja olla perimältään hyvin samankaltainen luovuttajasta eristetyn bifidobakteerin kanssa. Osoittaakseen pitkäaikaista kolonisoitumista, luovuttajaperäisen bifidobakteerin tulee esiintyä tutkimuksen seurantajakson myöhemmissä aikapisteissä. Tulokset osoittivat, että kaikki vastaanottajat olivat saaneet joitakin luovuttajan kaltaisia bifidobakteereita ulosteensiirron jälkeen. Lisäksi tietyt luovuttajaperäiset Bifidobacterium longum -bakteerit pysyivät joissakin vastaanottajissa koko seurantajakson ajan, mikä osoitti niiden onnistunutta kolonisoitumista. Tämä havainto on erityisen kiinnostava, koska kehon ulkopuolelta tulevat bifidobakteerit, kuten probiootit, katoavat tyypillisesti ilman jatkuvaa syötettä. Tämän lisäksi bifidobakteerien pitkäaikaista kolonisoitumista ei ole aiemmin osoitettu viljelypohjaisella menetelmällä. Tehokkaan kolonisoitumisensa ansiosta tässä työssä eristetyt bifidobakteerit ovat mahdollisia ehdokkaita hoidollisiksi bakteereiksi.Fecal microbiota transplantation (FMT) is a medical treatment procedure in which feces of a healthy donor are transplanted into a recipient in order to re-establish a healthy gut microbiota. Currently, FMT is used routinely to treat recurrent Clostridioides difficile infections, but it is being studied as a potential treatment for other diseases also resulting from a disbalance in the gut microbiota. FMT provides an excellent platform for studies addressing the determinants of a healthy gut microbiota, as it makes it possible to survey specific microbes involved in the process of re-establishment. In this sense, one particularly interesting group of gut microbes is the bifidobacteria. Although usually associated with commercial probiotics, bifidobacteria are actually one of first major colonizers of the human gut after birth, and they play a key role in the establishment and maintenance of a healthy gut microbiota. The aim of this study was to assess the long-term colonization of donor-derived bifidobacteria in recipients of FMT by using a combination of a culture-dependent method and molecular typing of strains. The culture-dependent method was used for the isolation of bifidobacterial strains from fecal samples of donors and recipients, whereas the molecular typing methods (rep-PCR and whole genome sequencing) were employed to differentiate the isolated strains. This study was based on the premise that in order to be of donor-origin, a bifidobacterial strain must occur in the recipient only after FMT and show close genetic relatedness to a strain isolated from the respective donor. Furthermore, in order to exhibit long-term colonization, a donor-derived strain must be present at later time points of the study’s follow-up period. The results showed that all the recipients had acquired some donor-like bifidobacteria after FMT. In addition, certain donor-derived strains of Bifidobacterium longum had persisted in some recipients throughout the follow-up period, indicating their successful colonization. This finding is of special interest, as extraneous bifidobacteria, such as probiotics, are typically lost without their continuous influx. Additionally, long-term colonization of bifidobacteria has not previously been documented in adults by a culture-dependent method. As efficient colonizers, the strains isolated in this study represent potential candidates for therapeutic agents.
Subject: Bifidobacteria
Clostridioides difficile infection
colonization
fecal microbiota transplantation
probiotic
rep-PCR
whole genome sequencing
bifidobakteeri
Clostridioides difficile -infektio
kokogenomisekvensointi
kolonisaatio
probiootti
rep-PCR
ulosteensiirto


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Ronkainen_Aki_Pro_gradu_2019.pdf 7.867Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record