# name
Fagos CrAssBcn: los nuevos virus crAssphage indicadores de contaminación fecal humana

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística

# metadata.dc.description.abstract[].value
[spa] El estudio de la microbiota intestinal es esencial para comprender su impacto en la salud humana. Este ecosistema dinámico se estructura mediante complejas interacciones entre bacterias, bacteriófagos y otros microorganismos presentes en la microbiota. Los procesos evolutivos de las diferentes poblaciones y la acción de los fagos sobre las poblaciones bacterianas regulan su estabilidad y diversidad. En este contexto, el descubrimiento de crAssphage, posiblemente el fago más abundante en el intestino humano, ha revolucionado el conocimiento del viroma intestinal. El aislamiento de crAssphage mediante técnicas convencionales presenta desafíos significativos relacionados con su dificultad de propagación in vitro y la escasa visibilidad de las calvas de lisis que producen. A pesar de ello, disponer de crAssphage aislados es esencial para profundizar en su conocimiento. En la presente tesis doctoral, se ha logrado aislar 25 nuevos fagos tipo crAss en aguas residuales de Cataluña. Los fagos crAss aislados (crAssBcn) presentan una notable diversidad genética, posiblemente impulsada por la presión selectiva y la interacción con los sistemas de defensa de su hospedador bacteriano, Bacteroides intestinalis. La disponibilidad de viriones aislados ha permitido realizar ensayos experimentales más precisos sobre su ciclo de vida, superando así las limitaciones inherentes a los estudios realizados sólo con datos metagenómicos. Se observó la coexistencia de estos fagos virulentos con su hospedador bacteriano, cuyas poblaciones presentan fenotipos sensibles y resistentes a la infección. Los resultados sugieren que dicha resistencia, independiente del receptor del fago, está vinculada a una región genética en el hospedador B. intestinalis que está sujeta a variación de fase, la cual modula diferencialmente la expresión de polisacáridos capsulares (CPS) que, según se expresen o no, permiten la infección de los fagos. Los fagos del tipo crAss destacan como potenciales marcadores universales de contaminación fecal humana debido a su abundancia en heces, su ubicuidad y su resistencia a los tratamientos de desinfección. Sin embargo, buscando la selección de un candidato universal representativo de este grupo tan abundante y heterogéneo, los análisis de genomas completos, previamente anotados en bases de datos (tanto aislados como no), revelan la necesidad de considerar fagos tipo crAss específicos para ser aplicados en cada región geográfica. La ausencia de una relación filogenética entre ellos, su posible presencia en heces de origen animal y la inexistencia de un candidato con distribución global uniforme refuerzan la hipótesis de considerar variantes locales para su aplicación. Siguiendo esta premisa, se llevaron a cabo estudios experimentales más exhaustivos sobre la persistencia de los viriones crAssBcn autóctonos, siendo el primer estudio que ha evaluado la inactivación natural de fagos tipo crAss aislados. Los resultados confirman su mayor persistencia en comparación con otros indicadores microbiológicos e, incluso, con ciertos virus entéricos. En conjunto, los hallazgos obtenidos en esta tesis subrayan la necesidad de profundizar en la comprensión del papel ecológico de estos virus, con el propósito de desarrollar nuevas estrategias para el control ambiental, contribuyendo a mejorar la gestión de la calidad del agua, al tiempo que permitirá explorar nuevas aproximaciones diagnósticas y terapéuticas para abordar desequilibrios en la microbiota intestinal.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] L’estudi de la microbiota intestinal és essencial per comprendre el seu impacte en la salut humana. Aquest ecosistema dinàmic s’estructura mitjançant complexes interaccions entre bacteris, bacteriòfags i altres microorganismes presents a la microbiota. Els processos evolutius de les diferents poblacions i l’acció dels fags sobre les poblacions bacterianes regulen la seva estabilitat i diversitat. En aquest context, el descobriment del crAssphage, possiblement el fag més abundant de l’intestí humà, ha revolucionat el coneixement del viroma intestinal. L’aïllament de crAssphage mitjançant tècniques convencionals presenta desafiaments significatius relacionats amb la dificultat de la seva propagació in vitro i la poca visibilitat de les calbes de lisi que produeixen. Tot i això, disposar de crAssphage aïllats és essencial per aprofundir en el seu coneixement. En la present tesi doctoral s’han aconseguit aïllar fins a 25 nous fags tipus crAss d’aigües residuals de Catalunya. Els fags crAss aïllats (crAssBcn) presenten una notable diversitat genètica, possiblement impulsada per la pressió selectiva i la interacció amb els sistemes de defensa del seu hoste bacterià, Bacteroides intestinalis. La disponibilitat de virions aïllats ha permès realitzar assaigs experimentals més precisos sobre el seu cicle de vida, superant així les limitacions inherents als estudis realitzats només amb dades metagenòmiques. S’ha observat la coexistència d’aquests fags virulents amb el seu hoste bacterià, les poblacions del qual presenten fenotips sensibles i resistents a la infecció. Els resultats suggereixen que aquesta resistència, independent del receptor del fag, està vinculada a una regió genètica de l’hoste B. intestinalis sotmesa a variació de fase, la qual modula de manera diferent l’expressió de polisacàrids capsulars (CPS), que, segons s’expressin o no, permeten la infecció dels fags. Els fags de tipus crAss destaquen com a potencials marcadors universals de contaminació fecal humana degut a la seva abundància en femtes, la seva ubiqüitat i la seva resistència als tractaments de desinfecció. No obstant això, cercant un candidat representatiu universal d’aquest grup tan abundant i heterogeni, els anàlisis de genomes complets, prèviament anotats en bases de dades (tant aïllats com no), revelen la necessitat de considerar fags tipus crAss específics per a ser aplicats a cada regió geogràfica. L’absència d’una relació filogenètica entre ells, la seva possible presència en femtes d’origen animal i la inexistència d’un candidat amb distribució global uniforme reforcen la hipòtesi de considerar variants locals per a la seva aplicació. Seguint aquesta premissa, es van dur a terme estudis experimentals més exhaustius sobre la persistència del virions crAssBcn autòctons, essent el primer estudi que avalua la inactivació natural de fags tipus crAss aïllats. Els resultats confirmen la seva major persistència en comparació amb altres indicadors microbiològics i, fins i tot, amb certs virus entèrics. En conjunt, els resultats obtinguts en aquesta tesi subratllen la necessitat d’aprofundir en la comprensió del paper ecològic d’aquests virus, amb el propòsit de desenvolupar noves estratègies per al control ambiental, contribuint a millorar la gestió de la qualitat de l’aigua, alhora que permetrà explorar noves aproximacions diagnòstiques i terapèutiques per tractar desequilibris en la microbiota intestinal.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] The study of the gut microbiota is essential for understanding its impact on human health. This dynamic ecosystem is structured through complex interactions among bacteria, bacteriophages, and other microorganisms present in the microbiota. Evolutionary processes among the different populations and the action of phages on bacterial populations regulate their stability and diversity. In this context, the discovery of crAssphage, possibly the most abundant phage in the human gut, has revolutionized our understanding of the gut virome. Isolating crAssphage using conventional techniques presents significant challenges related to its difficulty in propagating in vitro and the poor visibility of the lysis plaques it produces. Despite this, having isolated crAssphage is essential to further our understanding. In this doctoral thesis, 25 new crAss-like phages were isolated from wastewater in Catalonia. The isolated crAss phages (crAssBcn) exhibit notable genetic diversity, likely driven by selective pressure and interactions with the defense systems of their bacterial host, Bacteroides intestinalis. The availability of isolated virions has allowed for more precise experimental assays on their life cycle, thus overcoming the limitations inherent to studies based solely on metagenomic data. The coexistence of these virulent phages with their bacterial host was observed, with bacterial populations displaying both sensitive and resistant phenotypes to infection. The results suggest that this resistance, independent of the phage receptor, is linked to a genetic region in the host B. intestinalis subject to phase variation, which differentially modulates the expression of capsular polysaccharides (CPS), enabling or preventing phage infection depending on their expression. These crAss-like phages stand out as potential universal markers of human fecal contamination due to their abundance in feces, ubiquity, and resistance to disinfection treatments. However, in the search for a universal representative candidate of this abundant and heterogeneous group, analyses of complete genomes, both annotated in databases (isolated and non-isolated), reveal the need to consider region-specific crAss-like phages for application in each geographic area. The absence of a phylogenetic relationship among them, their possible presence in animal feces, and the lack of a globally distributed uniform candidate reinforce the hypothesis of considering local variants for practical use. Following this premise, more exhaustive experimental studies were conducted on the persistence of the native crAssBcn phages, making this the first study to evaluate the natural inactivation of isolated crAss-like phages. The results confirm their greater persistence compared to other microbiological indicators and even certain enteric viruses. Altogether, the findings of this thesis highlight the need to deepen our understanding of the ecological role of these viruses, with the aim of developing new strategies for environmental control, contributing to improved water quality management, while also enabling the exploration of new diagnostic and therapeutic approaches to address imbalances in the gut microbiota.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Genètica, Microbiologia i Estadística

# metadata.dc.title[].value
Fagos CrAssBcn: los nuevos virus crAssphage indicadores de contaminación fecal humana