Development of a transcription factor decoy-nanocarrier system capable of enhancing vancomycin susceptibility in vancomycin resistant Enterococcus faecalis /
Loai Muhammad Abdelall,
Development of a transcription factor decoy-nanocarrier system capable of enhancing vancomycin susceptibility in vancomycin resistant Enterococcus faecalis / تطوير جزيئات نانو محملة بافخاخ لعامل النسخ لها القدرة على تحسين الحساسية للفانكوميسين في بكتيريا Enterococcus faecalis المقاومة للفانكوميسين by Loai Muhammad Abdelall ; Supervision Dr. Mona Tawfik Kashef, Dr. Yosra Ibrahim Nagy. - 53 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 39-49.
Vancomycin-resistant Enterococcus faecalis (VREF) is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Such alarm has triggered worldwide initiatives for the development of effective antimicrobial compounds and novel delivery and therapeutic strategies. vanA operon is responsible for most cases of acquired vancomycin resistance in enterococci.
Here, we developed a transcription factor decoy (TFD) system as an inhibitor of vanA gene transcription. The minimum inhibitory concentration (MIC) of vancomycin was determined in the presence of TFD-lipoplexes. Additionally, the effect of TFD-lipoplexes on the expression level of the vanA gene and the growth pattern of E. faecalis was evaluated. The hemolytic activity of the developed TFD-lipoplexes and their cytotoxicity were examined. The in vivo efficiency of the TFD-lipoplexes in the treatment of VREF infection was tested in systemic mice infection model.
Our results revealed a reduction in vancomycin MIC against VREF from 256 µg/mL (resistant) to 16 µg/mL (intermediate susceptible), in the presence of TFD-lipoplexes. The developed TFD-lipoplexes lacked any effect on E. faecalis growth and significantly reduced the transcription level of the vanA gene by about three-fold. The safety of the TFD-lipoplexes was assured; they were non-hemolytic to human blood and non-cytotoxic to human skin fibroblast cells. The co-administration of TFD-lipoplexes and vancomycin efficiently eradicated VREF infection in vivo.
In conclusion, the developed TFD-lipoplexes successfully restored vancomycin activity against VREF. They offer a safe effective unconventional therapy against this stubborn organism and present a revolution in gene therapy that applies to other resistance-encoding genes in various organisms. المكورات المعوية المقاومة للفانكوميسين واحدة من أسباب المرض والوفيات على مستوى العالم. وقد أدى ذلك إلى إطلاق مبادرات عالمية لتطوير المركبات المضادة للميكروبات وايجاد استراتيجيات علاجية مبتكرة. يعد مشغل vanA مسؤولًا عن معظم حالات المقاومة المكتسبة للفانكوميسين في بكتيريا enterococci المقاومة للفانكوميسين.
في هذه الدراسة، قمنا بتطوير جزيئات نانو مُحملة بأفخاخ لعامل النسخ vanR لها القدرة على تثبيط مشغل vanA وتم تحديد أقل تركيز مثبط من الفانكوميسين في وجود أفخاخ عامل النسخ vanR المُحملة على جزيئات النانو. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم تأثير جزيئات النانو المُحمله بالأفخاخ على مستوى التعبير الجيني لجين vanA وعلى نمط النمو الخاص ببكتيريا Enterococcus faecalis E25. كما تم اختبار تأثير هذه الجزيئات على تحلل كريات الدم الحمراء للإنسان وتقييم مقدار سمّيتها الخلوية.
أظهرت النتائج أن أقل تركيز مثبط من الفانكوميسين ضد E. faecalis E25 في وجود تركيز ١.٤ بيكومول/ميكروليتر من جزيئات النانو المُحملة بالأفخاخ هو ١٦ ميكروجرام/مللي؛ حيث اصبحت البكتيريا متوسطة الحساسية للفانكوميسين بعد ان كانت مقاومة للفانكوميسين. لم تؤثرجزيئات النانو المُحملة بأفخاخ عامل النسخ vanRعلى نمو E. faecalis E25 كما أنها قللت مستوى النسخ لجين vanA بنحو ثلاث أمثال ايضا.
أثبتت الدراسة أن هذه الجزيئات لا تسبب تحلل كريات الدم الحمراء وغير سامة لخلايا Human Skin Fibroblast. أدي استخدام هذه الجزيئات مع الفانكوميسين في الفئران المصابة ببكتيريا E. faecalis E25 المقاومة للفانكوميسين إلى تقليل العبء البكتيري بشكل كبير في الكبد والطحال.
نستنتج مما سبق أن استخدام جزيئات النانو المُحملة بأفخاخ عامل النسخ vanR كان لها القدرة على استعاده الحساسية للفانكوميسين في بكتيريا E. faecalis E25، وبذلك توفر علاجًا أمنًا وفعالًا وغير تقليدي، وتقدم ثورة في العلاج الجيني الذي يمكن تطبيقه في كائنات دقيقة أخرى.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Medical Microbiology
المكوبيولوجيا الطبية
Cationic liposome Enterococcus faecalis Minimum Inhibitory Concentration Resistance Transcription factor decoy Vancomycin
616.01
Development of a transcription factor decoy-nanocarrier system capable of enhancing vancomycin susceptibility in vancomycin resistant Enterococcus faecalis / تطوير جزيئات نانو محملة بافخاخ لعامل النسخ لها القدرة على تحسين الحساسية للفانكوميسين في بكتيريا Enterococcus faecalis المقاومة للفانكوميسين by Loai Muhammad Abdelall ; Supervision Dr. Mona Tawfik Kashef, Dr. Yosra Ibrahim Nagy. - 53 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.
Bibliography: pages 39-49.
Vancomycin-resistant Enterococcus faecalis (VREF) is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Such alarm has triggered worldwide initiatives for the development of effective antimicrobial compounds and novel delivery and therapeutic strategies. vanA operon is responsible for most cases of acquired vancomycin resistance in enterococci.
Here, we developed a transcription factor decoy (TFD) system as an inhibitor of vanA gene transcription. The minimum inhibitory concentration (MIC) of vancomycin was determined in the presence of TFD-lipoplexes. Additionally, the effect of TFD-lipoplexes on the expression level of the vanA gene and the growth pattern of E. faecalis was evaluated. The hemolytic activity of the developed TFD-lipoplexes and their cytotoxicity were examined. The in vivo efficiency of the TFD-lipoplexes in the treatment of VREF infection was tested in systemic mice infection model.
Our results revealed a reduction in vancomycin MIC against VREF from 256 µg/mL (resistant) to 16 µg/mL (intermediate susceptible), in the presence of TFD-lipoplexes. The developed TFD-lipoplexes lacked any effect on E. faecalis growth and significantly reduced the transcription level of the vanA gene by about three-fold. The safety of the TFD-lipoplexes was assured; they were non-hemolytic to human blood and non-cytotoxic to human skin fibroblast cells. The co-administration of TFD-lipoplexes and vancomycin efficiently eradicated VREF infection in vivo.
In conclusion, the developed TFD-lipoplexes successfully restored vancomycin activity against VREF. They offer a safe effective unconventional therapy against this stubborn organism and present a revolution in gene therapy that applies to other resistance-encoding genes in various organisms. المكورات المعوية المقاومة للفانكوميسين واحدة من أسباب المرض والوفيات على مستوى العالم. وقد أدى ذلك إلى إطلاق مبادرات عالمية لتطوير المركبات المضادة للميكروبات وايجاد استراتيجيات علاجية مبتكرة. يعد مشغل vanA مسؤولًا عن معظم حالات المقاومة المكتسبة للفانكوميسين في بكتيريا enterococci المقاومة للفانكوميسين.
في هذه الدراسة، قمنا بتطوير جزيئات نانو مُحملة بأفخاخ لعامل النسخ vanR لها القدرة على تثبيط مشغل vanA وتم تحديد أقل تركيز مثبط من الفانكوميسين في وجود أفخاخ عامل النسخ vanR المُحملة على جزيئات النانو. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم تأثير جزيئات النانو المُحمله بالأفخاخ على مستوى التعبير الجيني لجين vanA وعلى نمط النمو الخاص ببكتيريا Enterococcus faecalis E25. كما تم اختبار تأثير هذه الجزيئات على تحلل كريات الدم الحمراء للإنسان وتقييم مقدار سمّيتها الخلوية.
أظهرت النتائج أن أقل تركيز مثبط من الفانكوميسين ضد E. faecalis E25 في وجود تركيز ١.٤ بيكومول/ميكروليتر من جزيئات النانو المُحملة بالأفخاخ هو ١٦ ميكروجرام/مللي؛ حيث اصبحت البكتيريا متوسطة الحساسية للفانكوميسين بعد ان كانت مقاومة للفانكوميسين. لم تؤثرجزيئات النانو المُحملة بأفخاخ عامل النسخ vanRعلى نمو E. faecalis E25 كما أنها قللت مستوى النسخ لجين vanA بنحو ثلاث أمثال ايضا.
أثبتت الدراسة أن هذه الجزيئات لا تسبب تحلل كريات الدم الحمراء وغير سامة لخلايا Human Skin Fibroblast. أدي استخدام هذه الجزيئات مع الفانكوميسين في الفئران المصابة ببكتيريا E. faecalis E25 المقاومة للفانكوميسين إلى تقليل العبء البكتيري بشكل كبير في الكبد والطحال.
نستنتج مما سبق أن استخدام جزيئات النانو المُحملة بأفخاخ عامل النسخ vanR كان لها القدرة على استعاده الحساسية للفانكوميسين في بكتيريا E. faecalis E25، وبذلك توفر علاجًا أمنًا وفعالًا وغير تقليدي، وتقدم ثورة في العلاج الجيني الذي يمكن تطبيقه في كائنات دقيقة أخرى.
Text in English and abstract in Arabic & English.
Medical Microbiology
المكوبيولوجيا الطبية
Cationic liposome Enterococcus faecalis Minimum Inhibitory Concentration Resistance Transcription factor decoy Vancomycin
616.01