ศึกษากระบวนการ Nanobody Mediated Inhibition เพื่อยับยั้งเชื้อ Staphylococcus aureus ในแผลติดเชื้อที่เท้าในผู้ป่วยเบาหวาน

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

เพลิน จิรเสวีนุประพันธ์, พอลิสา เธียรเอี่ยมอนันต์

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เกียรติทวี ชูวงศ์โกมล

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนประชาคมนานาชาติ

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

Diabetic foot infections (DFIs) are a worldwide health problem, causing tissue necrosis, delayed wound healing, and significant morbidity. Staphylococcus aureus, the most prevalent pathogen in DFIs, creates heavily persistent biofilm communities and is becoming increasingly resistant to antibiotics. We hypothesize that nanobody mediated inhibition can serve as a pathway to alleviate S. aureus and inhibit S. aureus biofilm production while avoiding antibiotic resistance. Nanobodies have high specificity and strong affinity to receptors, and are a flexible tool for genetic engineering.

Thus, this research isolated phage nanobodies with strong binding affinity to S. aureus. The phage clones with high affinity were used to determine the phage’s ability to inhibit S. aureus biofilm production. To do this, biopanning and indirect ELISA isolated S. aureus-bound phages and estimated its binding affinities. Biofilm inhibition assay determined the ability of phage clones to inhibit S. aureus biofilms. Nanobodies from bound phage clones A7 and C1 were computationally modelled and docked with S. aureus proteins using complementarity-determining regions (CDRs). All possible binding poses between phage nanobodies and S. aureus proteins were calculated to determine a maximum binding score.

It can be concluded that the selected phage nanobodies were able to bind to S. aureus extracellular proteins. A7 and C1 displayed effective dose-dependent inhibition ability of S. aureus biofilms (82.18% and 95.14% inhibition at 2x10^8 CFU/mL). Leukotoxin LukD protein displayed the highest binding affinity to A7 phage clone with total binding energy of -57.004 kJ/mol. Glutamyl endopeptidase protein displayed the highest binding affinity to C1 phage clone with total binding energy of -53.980 kJ/mol.