Elucidating and improving the anti-Campylobacter effect of the potential probiotic Bacillus subtilis PS-216

V današnjem medsebojno povezanem svetu se lahko nalezljive bolezni širijo dlje in hitreje kot kadar koli prej. Protimikrobna odpornost (AMR) je globalna grožnja zdravju in razvoju. Zahteva nujno medsektorsko ukrepanje za doseganje ciljev trajnostnega razvoja (SDG). Campylobacter jejuni je medicinsko pomemben patogen z negativnimi posledicami za živilsko industrijo. Prilagodljiv življenjski slog teh bakterij na trenutno uporabljene antibiotike in njihova neverjetna sposobnost prilagajanja okoljskim spremembam ter oblikovanja odpornih oblik, kot so biofilmi in obstojne celice, pomembno prispeva k njihovemu preživetju. Še naprej se širijo v okolju kmetije in z okuženim mesom tudi v prehranjevalni verigi, zaradi česar je C. jejuni glavni povzročitelj najpogostejšega bakterijskega gastroenteritisa, namreč kampilobakterioze, ki jo je zaradi naraščajoče odpornosti na antibiotike vse težje zdraviti. Z uporabo strategije zmanjševanja ali odstranjevanja C. jejuni iz piščančjega črevesa bi lahko zmanjšali ali odpravili prenos na ljudi in preprečili bolezen. Pred kratkim smo patentirali uporabo potencialnega probiotika B. subtilis PS-216, ki bistveno zmanjša C. jejuni v črevesju piščanca in uniči tudi robustne biofilme C. jejuni, kar je potencialna rešitev problema. Probiotiki postajajo vse bolj priljubljeni in povpraševanje po probiotikih kot krmnih dopolnilih v živinoreji narašča, saj veljajo za zeleno trajnostno rešitev problema patogenov, ki se prenašajo s hrano. Kljub povečani uporabi probiotikov sta razumevanje in poznavanje mehanizmov, ki poganjajo interakcije med probiotiki in patogeni, omejena. Samo z jasnim in poglobljenim poznavanjem mehanizmov, ki poganjajo te interakcije, lahko predlagamo učinkovito izboljšano uporabo probiotikov. Cilj predlaganega projekta je raziskati mehanizme, ki poganjajo interakcije med C. jejuni in B. subtilis v treh delovnih paketih, ki temeljijo na nalogah: v WP1. z uporabo novega pristopa omike – transkriptomike in proteomike; v kombinaciji (WP2) z rekombinantno tehnologijo in dobro premišljeno eksperimentalno zasnovo biofilma; in v WP3 z uporabo pristopa prilagodljive eksperimentalne evolucije oceniti posledice interakcij med C. jejuni in B. subtilis. Z uspešnim zaključkom tega projekta bomo imeli globoko znanje o i) mehanizmih, ki poganjajo interakcijo med C. jejuni in B. subtilis, na katere vpliva okolje, namreč koncentracije kisika), ii) mehanizmih za uničenje biofilma C. jejuni z B. subtilis in iii ) evolucijski izidi za patogene in probiotike, oblikovani z njunimi interakcijami in prilagoditvenimi mehanizmi. Na podlagi zbranega znanja o mehanizmih, ki poganjajo interakcije med probiotiki in patogeni, bomo predlagali inovativne strategije za boj proti patogenom s probiotiki. V okviru predlaganega projekta bo mlada vodja projekta dr. Katarina Šimunovič, s širokim znanjem o interakcijah C. jejuni in B. subtilis, koordinirala projektne naloge, ki jih izvajajo tri raziskovalne skupine, i) prof. dr. Skupina Ines Mandić Mulec na Oddelku za mikrobiologijo (BF), s strokovnim znanjem o ekologiji in fiziologiji B. subtilis, genskem inženiringu bakterij, konfokalni laserski vrstični mikroskopiji, razvoju strukture/funkcije biofilma, bakterijskih interakcijah in primerjalni bakterijski genomiki, skupina prof. Sonja Smole Možina in izr. prof. Anja Klančnik z Oddelka za živilstvo in tehnologijo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani, ki bosta konzorcij dopolnila s svojim strokovnim znanjem o kampilobakterju, razvoju biofilma, analizi proteinskega profila in transkriptomski analizi, ter skupina prof. dr. Kristina Gruden (NIB), ki bosta dodala svoje strokovno znanje na področju kvantitativne molekularne in celične biologije, biostatistike, bioinformatike vključno s transkriptomiko in matematičnega modeliranja. Ta konzorcij in sodelovanje bosta zagotovila multidisciplinarne pristope za uspešno doseganje vseh ciljev projekta v treh letih.