Projekti / Programi
Karakterizacija in vitro modela za študij mikrobiote mlečne žleze (akronim - MAGIC)
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.01.00 |
Medicina |
Mikrobiologija in imunologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
mikrobiota mlečne žleze, epitelne celice, transkriptomika, mastitis, disbioza mlečne žleze, in vitro celični modeli, imunski odziv
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
31910 |
dr. Primož Treven |
Živalska produkcija in predelava |
Vodja |
2017 - 2019 |
75 |
Organizacije (1)
Povzetek
Materino mleko je pomemben vir bakterij za črevesje dojenčka. Proces poseljevanja mlečne žleze še ni povsem raziskan, vendar najverjetneje bakterije tvorijo biofilme na mlečnih vodih. Kljub temu, da je koncept mlečne žleze kot mikrobnega habitata (z lastno mikrobioto in ne kot bakterijska kontaminacija), že uveljavljen, proces kolonizacije mlečne žleze in morebitne tvorbe biofilmov še ni pojasnjen. Najverjetneje gre razloge iskati tudi v pomanjkanju primernih, dobro proučenih in vitro celičnih modelov mlečne žleze. Trenutno ni na voljo modelov in vitro, s katerimi bi lahko proučevali mehanizme mikrobnega poseljevanja mlečne žleze in morebitne tvorbe biofilmov. Glavni cilj projekta je razviti raziskovalno orodje za proučevanje mehanizmov mikrobnega poseljevanje mlečne žleze, kar pomeni temeljito proučiti celični model za proučevanje mikrobnega poseljevanja mlečne žleze (angl. model for study of mammary gland microbial colonisation (MAGIC)) in vitro. Poleg tega je cilj projekta preveriti uporabnost modela MAGIC za proučevanje vpliva probiotikov in sevov, ki povzročajo mastitis, na razvoj mikrobiote mlečne žleze.
Za dosego ciljev raziskave bomo uporabili trajno celično linijo MCF10A. MCF10A je že poznana in dobro proučena celična linija, ki pa še ni bila uporabljena za raziskave odnosov mikrobiota-gostitelj. Če celice MCF10A nasadimo na porozno membrano, izražajo močan polariziran fenotip, ki je značilen za celice epitelija mlečnih vodov. Projekt bo razdeljen v več delovnih sklopov. V prvem delovnem sklopu (delovni sklop 2) bomo optimizirali pogoje gojenja in proučili odziv celic na poroznih membranah po izpostavitvi bakterijskim kulturam in surovemu mleku. V glavnem poskusu bomo celice MCF10A nasadili na porozne membrane in jih gojili do konfluentnosti. Potem bomo gojišče na apikalni strani zamenjali s steriliziranim (kontrola) ali surovim materinim mlekom. Da bi posnemali pretok mleka med dojenjem, bomo mleko zamenjali s svežim vsakih 4-8 ur. Po 24 do 48-ih urah bomo opravili različne analize. V tretjem sklopu bomo testirali uporabnost modela MAGIC za študij vpliva probiotikov in bakterijskih sevov, ki povzročajo mastitis, na pripenjanje bakterij, ki izvirajo iz mikrobiote humanega mleka. Za karakterizacijo modela MAGIC in proučevanje vpliva potencialnih probiotikov na epitelij bomo uporabili najsodobnejše metode: za ugotavljanje in/ali kvantifikacijo sestave mikrobiote mleka in pripenjanja bakterij na epitelij – globinsko sekvenciranje 16S rDNA pomnožkov in qPCR, za proučevanje pripenjanja bakterij in tvorbe biofilma – vrstično elektronsko mikroskopijo ter za kvantifikacijo odziva epitelne celične linije na vzorce mleka in pripete bakterije – analizo transkriptoma z RT-qPCR in/ali globinskim sekvenciranjem celokupne bakterijske RNA.
Z zbranimi rezultati bomo pridobili nova znanja o tem, katere bakterije iz humanega mleka so se sposobne pripeti na epitelij v mlečnih vodih, ali te bakterije tvorijo biofilm in kakšen je vpliv mikrobiote v mleku na epitelne celice. Dobro proučen celični model za študije mikrobnega poseljevanja mlečne žleze bo omogočil nove možnosti raziskovanja tudi na drugih področjih fiziologije mlečne žleze, kot je npr. vpliv bioaktivnih komponent mleka na mikrobioto mlečne žleze ali pa vpliv patogenih bakterijskih sevov na mikrobno poseljevanje. Ker nedavne študije kažejo, da lahko nekatere bakterije v mlečni žlezi predstavljajo pomemben dejavnik tudi pri razvoju raka dojke, bi tako in vitro orodje prineslo tudi nove možnosti za raziskave raka.
Pomen za razvoj znanosti
Mikrobiota mlečne žleze je lahko eden od pomembnih dejavnikov, ki je bil spregledan v preteklosti. Razumevanje mehanizmov poseljevanja mikrobiote mlečne žleze predstavlja ključni dejavnik pri razumevanju različnih procesov, ki se pojavljajo v mlečni žlezi. Temeljito proučen celični model bi tako predstavljal novo in vitro orodje pri raziskavah procesov mikrobnega poseljevanja mlečne žleze. Posledično bi takšno orodje predstavljalo trdne temelje za nadaljnje raziskave na številnih področjih fiziologije mlečne žleze, kot so na primer študije:
vplivov različnih bioaktivnih komponent mleka (različne frakcije mleka, oligosaharidi humanega mleka, bioaktivni peptidi, protimikrobne snovi,…) na razvoj mikrobiote mlečne žleze in na epitelne celice;
vplivov probiotikov in študije razvoja novih probiotičnih izdelkov, ki bi preprečevali in zdravili mikrobno disbiozo v mlečni žlezi;
tvorbe biofilmov neposredno na epitelnih celicah;
novih načinov aplikacije probiotikov dojenčkom, preko izkoriščanja retrogradnega toka;
vplivov mikrobiote mlečne žleze in specifičnih bakterijskih sevov na razvoj raka na dojkah;
celičnih modelov, ki so sestavljene iz več vrst celičnih kultur (co-culture models), kjer je mogoče proučevati odnose med bakterijami, epitelnimi celicami mlečne žleze in imunskimi celicami.
Poleg tega želimo s projektom preseči najsodobnejše dosežke na področju in prispevati nova spoznanja, ki bodo pomagala razumeti mikrobno poseljevanje mlečne žleze in pojav mikrobne disbioze in z njo povezanih bolezni. Tovrstna znanja bodo predstavljala osnovo za nadaljnje študije, ki bodo proučevale možnosti modulacije mikrobiote mlečne žleze na način, ki ugodno vpliva na zdravje mlečne žleze. Ker nedavne študije kažejo, da lahko nekatere bakterije v mlečni žlezi predstavljajo pomemben dejavnik pri razvoju raka dojke, bi tako in vitro orodje prineslo tudi nove možnosti za raziskave raka in še širši vpliv na znanstveno skupnost.
Pomen za razvoj Slovenije
Da bi ustvarili zavest o pomenu raziskav za družbo, je v povezavi z razvojem projekta načrtovanih več dejavnosti ozaveščanja. Čeprav tema predlaganega projekta ne spada med aplikativne, ima velik potencial za družbeni in gospodarski vpliv, saj bi rezultati študije odprli nove možnosti za razvoj ne samo novih probiotikov za zdravljenje infekcij mlečne žleze, ampak tudi razvoj probiotikov, s katerimi lahko vplivamo na črevesno mikrobioto dojenčka in s tem na potek bolezni, ki so povezane s črevesno mikrobioto. Projekt bo omogočil razvoj novih učinkovin/probiotikov za razvoj otroških formul in povečal znanje o funkcionalnih učinkovinah v materinem mleku. Tako bo projekt imel neposredni učinek na dolgoročne, zdravstvene koristi mater, njihovih otrok in evropske družbe. Predlagani projekt bo okrepil hipotezo, da lahko sestavine materinega mleka uporabimo za mikrobiološko, imunološko in metabolno programiranje zdravja novorojenca in omogočil razvoj novih prehranskih strategij, funkcionalnih živil in terapij. Poleg tega bi lahko na dolgi rok, ugotovitve iz raziskav, ki temeljijo na MAGIC modelu, izboljšale razumevanje razvoja raka na dojki in posledično njegovega preprečevanja in zdravljenja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
