Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology1869110.36233/0372-9311-581rygxicREVIEWSОБЗОРЫReview ArticleStudy of bacterial susceptibility to antibiotic and phage combinations: a literature reviewОпределение чувствительности бактерий к комбинации антибиотиков и фагов: обзор литературыhttps://orcid.org/0000-0002-1847-3231PunchenkoOlga E.ПунченкоОльга Евгеньевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Department of Medical Microbiology, senior researcher, Laboratory of biomedical microecology

к. м. н., доцент, доцент кафедры медицинской микробиологии, с. н. с. лаб. биомедицинской микроэкологии

olga.punchenko@szgmu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3480-8089GostevVladimir V.ГостевВладимир Валерьевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), Associate Professor, Department of medical microbiology, senior researcher, Research department of medical microbiology and molecular epidemiology

к. б. н., доцент каф. медицинской микробиологии, с. н. с. научно-исследовательского отдела медицинской микробиологии и молекулярной эпидемиологии

olga.punchenko@szgmu.ruhttps://orcid.org/0009-0009-0575-9423PunchenkoElizaveta V.ПунченкоЕлизавета Викторовна
Russian Federation

postgraduate student, Faculty of biotechnology

аспирант факультета биотехнологий

olga.punchenko@szgmu.ruhttps://orcid.org/0009-0002-3407-1635SavchenkoMarina V.СавченкоМарина Владимировна
Russian Federation

6th year student, Medical and preventive faculty

студентка 6-го курса медико-профилактического факультета

olga.punchenko@szgmu.ruI.I. Mechnikov North-Western State Medical UniversityСеверо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. МечниковаInstitute of Experimental MedicineИнститут экспериментальной медициныPediatric Research and Clinical Center for Infectious DiseasesДетский научно-клинический центр инфекционных болезней ФМБА РоссииITMO UniversityНациональный исследовательский университет ИТМО1811202410156997051611202416112024Copyright ©; 2024, Punchenko O.E., Gostev V.V., Punchenko E.V., Savchenko M.V.Copyright ©; 2024, Пунченко О.Е., Гостев В.В., Пунченко Е.В., Савченко М.В.2024Punchenko O.E., Gostev V.V., Punchenko E.V., Savchenko M.V.Пунченко О.Е., Гостев В.В., Пунченко Е.В., Савченко М.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/18691

The aim of the review is to describe existing laboratory methods for determining the sensitivity of bacteria to a combination of antibiotics and bacteriophages. However, more and more often there are scientific papers in which their combined action is described as synergism. The mechanisms of this phenomenon have not been fully studied, but it has been proven that not only virulent but also moderate phages can enter into synergy with antibiotics, allowing the minimum inhibitory concentration of the antibiotic to be reduced several times. Since synergy cannot yet be empirically predicted, microbiological laboratories use various in vitro methods, most of which are labor-intensive. The development of a new technique that can be introduced into the daily practice of microbiological laboratories is relevant.

Цель обзора — дать описание существующих лабораторных методов для определения чувствительности бактерий к комбинации антибиотиков и бактериофагов.

Бактериофаги до сих пор рассматриваются некоторыми исследователями как альтернатива антибиотикам. Но всё чаще встречаются научные работы, в которых их совместное действие описывается в виде синергизма. Механизмы этого явления до конца не изучены, однако доказано, что в синергию с антибиотиками могут вступать не только вирулентные, но и умеренные фаги, позволяя снизить минимальную подавляющую концентрацию антибиотика в несколько раз. Поскольку синергию эмпирически пока предсказать невозможно, в микробиологических лабораториях используют различные методы in vitro, большинство из которых являются трудоёмкими. Актуальна разработка новой методики, которая может быть внедрена в ежедневную практику микробиологических лабораторий.

resistancesusceptibilityantibioticbacteriophagesynergyрезистентностьчувствительностьантибиотикбактериофагсинергияНазаров П.А. Альтернативы антибиотикам: литические ферменты бактериофагов и фаговая терапия. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2018;(1):5–15. Nazarov P.A. Alternatives to antibiotics: lytic enzymes of bacteriophages and phage therapy. Bulletin of Russian State Medical University. 2018;(1):5–15. DOI: https://doi.org/10.24075/brsmu.2018.002 EDN: https://elibrary.ru/xxwewlKim M., Jo Y., Hwang Y.J., et al. Phage-antibiotic synergy via delayed lysis. Appl. Environ. Microbiol. 2018;84(22):e02085–18. DOI: https://doi.org/10.1128/aem.02085-18Segall A.M., Roach D.R., Strathdee S.A. Stronger together? Perspectives on phage-antibiotic synergy in clinical applications of phage therapy. Curr. Opin. Microbiol. 2019;51:46–50. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2019.03.005Turner P.E., Azeredo J., Buurman E.T., et al. Addressing the research and development gaps in modern phage therapy. PHAGE. 2024;5(1):30–9. DOI: https://doi.org/10.1089/phage.2023.0045Benyamini P. Beyond antibiotics: what the future holds. Antibiotics (Basel). 2024;13(10):919. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics13100919Xiao G., Li J., Sun Z. The combination of antibiotic and non-antibiotic compounds improves antibiotic efficacy against multidrug-resistant bacteria. Int. J. Mol. Sci. 2023;24(20):15493. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms242015493Dufour N., Delattre R., Ricard J.D., Debarbieux L. The lysis of pathogenic Escherichia coli by bacteriophages releases less endotoxin than by β-lactams. Clin. Infect. Dis. 2017;64(11):1582–8. DOI: https://doi.org/10.1093/cid/cix184Yang Q., Le S., Zhu T., Wu N. Regulations of phage therapy across the world. Front. Microbiol. 2023;14:1250848. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1250848Hitchcock N.M., Devequi Gomes Nunes D., Shiach J., et al. Current clinical landscape and global potential of bacteriophage therapy. Viruses. 2023;15(4):1020. DOI: https://doi.org/10.3390/v15041020Al-Ishaq R.K., Skariah S., Büsselberg D. Bacteriophage treatment: critical evaluation of its application on World Health Organization priority pathogens. Viruses. 2020;13(1):51. DOI: https://doi.org/10.3390/v13010051Sybesma W., Rohde C., Bardy P., et al. Silk route to the acceptance and re-implementation of bacteriophage therapy — part II. Antibiotics (Basel). 2018;7(2):35. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics7020035Nepal R., Houtak G., Shaghayegh G., et al. Prophages encoding human immune evasion cluster genes are enriched in Staphylococcus aureus isolated from chronic rhinosinusitis patients with nasal polyps. Microb. Genom. 2021;7(12):000726. DOI: https://doi.org/10.1099/mgen.0.000726Liu C., Hong Q., Chang R.Y.K., et al. Phage-antibiotic therapy as a promising strategy to combat multidrug-resistant infections and to enhance antimicrobial efficiency. Antibiotics (Basel). 2022;11(5):570. DOI: https://doi.org/10.3390/antibiotics11050570Qin K., Shi X., Yang K., et al. Phage-antibiotic synergy suppresses resistance emergence of Klebsiella pneumoniae by altering the evolutionary fitness. mBio. 2024;15(10):e0139324. DOI: https://doi.org/10.1128/mbio.01393-24Doern C.D. When does 2 plus 2 equal 5? A review of antimicrobial synergy testing. J. Clin. Microbiol. 2014;52(12):4124–8. DOI: https://doi.org/10.1128/jcm.01121-14Knezevic P., Curcin S., Aleksic V., et al. Phage-antibiotic synergism: a possible approach to combatting Pseudomonas aeruginosa. Res. Microbiol. 2013;164(1):55–60. DOI: https://doi.org/10.1016/j.resmic.2012.08.008Attwood M., Griffins P., Noel A., et al. Development of antibacterial drug + bacteriophage combination assays. JAC-Antimicrobial Resistance. 2024;6(4):dlae104. DOI: https://doi.org/10.1093/jacamr/dlae104Абдраймова Н.К., Корниенко М.А., Беспятых Д.А. и др. Комбинированное воздействие бактериофага vb_saum-515a1 и антибиотиков на клинические изоляты Staphylococcus aureus. Вестник Российского государственного медицинского университета. 2022;(5):23–30. Abdraimova N.K., Kornienko M.A., Bespyatykh D.A., et al. Combined effect of bacteriophage vb_saum-515a1 and antibiotics on clinical isolates of Staphylococcus aureus. Bulletin of Russian State Medical University. 2022;(5):23–30. DOI: https://doi.org/10.24075/vrgmu.2022.052Yerushalmy O., Braunstein R., Alkalay-Oren S., et al. Towards standardization of phage susceptibility testing: The Israeli phage therapy center «Clinical phage microbiology» — a pipeline proposal. Clin. Infect. Dis. 2023;77(Suppl. 5):S337–51. DOI: https://doi.org/10.1093/cid/ciad514Alharbi M.G., Al-Hindi R.R., Alotibi I.A., et al. Evaluation of phage-antibiotic combinations in the treatment of extended-spectrum β-lactamase-producing Salmonella enteritidis strain PT1. Heliyon. 2023;9(1):e13077. DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13077Gu Liu C., Green S.I., Min L., et al. Phage-antibiotic synergy is driven by a unique combination of antibacterial mechanism of action and stoichiometry. mBio. 2020;11(4):e01462–20. DOI: https://doi.org/10.1128/mbio.01462-20Артюх Т.В. Изучение синергии антибактериальных препаратов с использованием метода «шахматной доски» и анализа «времени уничтожения». Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2022;67(3):332–42. Artyukh T.V. Studying synergy of antibacterial drugs using the “checkerboard” method and the “time-kill” analysis. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series. 2022;67(3):332–42. DOI: https://doi.org/10.29235/1029-8940-2022-67-3-332-342Nikolic I., Vukovic D., Gavric D., et al. An optimized checkerboard method for phage-antibiotic synergy detection. Viruses. 2022;14(7):1542. DOI: https://doi.org/10.3390/v14071542Manohar P., Madurantakam Royam M., Loh B., et al. Synergistic effects of phage-antibiotic combinations against Citrobacter amalonaticus. ACS Infect. Dis. 2022;8(1):59–65. DOI: https://doi.org/10.1021/acsinfecdis.1c00117Comeau A.M., Tétart F., Trojet S.N., et al. Phage-Antibiotic Synergy (PAS): beta-lactam and quinolone antibiotics stimulate virulent phage growth. PLoS One. 2007;2(8):e799. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000799Iqbal M., Narulita E., Zahra F., Murdiyah S. Effect of Phage-Antibiotic Synergism (PAS) in increasing antibiotic inhibition of bacteria caused of foodborne diseases. J. Infect. Dev. Ctries. 2020;14(5):488–93. DOI: https://doi.org/10.3855/jidc.12094Ali S., Aslam M.A., Kanwar R., et al. Phage-antibiotic synergism against Salmonella typhi isolated from stool samples of typhoid patients. Ir. J. Med. Sci. 2024;193(3):1377–84. DOI: https://doi.org/10.1007/s11845-023-03599-wMoradpour Z., Yousefi N., Sadeghi D., Ghasemian A. Synergistic bactericidal activity of a naturally isolated phage and ampicillin against urinary tract infecting Escherichia coli O157. Iran. J. Basic Med. Sci. 2020;23(2):257–63. DOI: https://doi.org/10.22038/ijbms.2019.37561.8989Вакарина А.А., Алешкин А.В., Рубальский Е.О. и др. Влияние вирулентных бактериофагов на антибиотикочувствительность бактерий Staphylococcus aureus. Астраханский медицинский журнал. 2020;15(4):29–39. Vakarina A.A., Aleshkin A.V., Rubalsky E.O., et al. Effect of virulent bacteriophages on antibiotic sensitivity of Staphylococcus aureus bacteria. Astrakhan Medical Journal. 2020;15(4):29–39. DOI: https://doi.org/10.17021/2020.15.4.29.39 EDN: https://elibrary.ru/ytmuqtAl-Anany A.M., Fatima R., Nair G., et al. Temperate phage-antibiotic synergy across antibiotic classes reveals new mechanism for preventing lysogeny. mBio. 2024;15(6):e0050424. DOI: https://doi.org/10.1128/mbio.00504-24