Projekti / Programi
Molekularno-biološke raziskave mikroorganizmov
01. januar 2018
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 3.01.00 |
Medicina |
Mikrobiologija in imunologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Mikroorganizmi, mikrobiota, nosečnostna sladkorna bolezen, makrosomija otroka, metagenomika, transkriptomika, metaboliti bakterij, genotoksini bakterij, patogeneza Escherichia coli, biomimetični model urotelija, toleranca na antibiotike, učinkovitost konjugacije.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
15. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
267 |
8.291 |
6.931 |
25,96 |
| Scopus |
273 |
9.430 |
7.956 |
29,14 |
Raziskovalci (13)
Organizacije (1)
Povzetek
Pojavnost nosečnostne sladkorne bolezni narašča in predstavlja tveganje za razvoj sladkorne bolezni tipa 2 v nekaj letih po porodu, ter večje tveganje za pojav sladkorne bolezni tipa 2 in debelosti pri otrocih mater z GDM. Tudi pojavnost makrosomije, teža otroka ob rojstvu več kot 4000 g, v Evropi narašča in predstavlja večjo nevarnost za obporodne poškodbe otroka in matere ter pri otrocih pojav debelosti in sladkorne bolezni tipa 2 v adolescenci ter odrasli dobi. Mikrobiota prebavnega trakta igra izredno pomembno vlogo za razvoj in zdravje. Naša raziskava bo prva o povezavi sestave mikrobiote prebavnega trakta nosečnic z GDM in makrosomijo otroka. Ker bo predlagana raziskava vključevala metagenomske in metatranskriptomske analize ter kvantifikacijo bakterijskih metabolitov v fecesu mater, bomo pridobili celosten vpogled v skupine aktivnih mikroorganizmov in njihove funkcije. Izsledki raziskave bodo podlaga za terapevtske posege v mikrobioto nosečnic, npr. uporaba probiotikov in individualiziranega prehranskega svetovanja, s katerimi bi že zgodaj v razvoju, »in utero«, lahko preprečevali in zdravili metabolične motnje.
Genotoksini bakterij poškodujejo genom gostiteljevih celic in lahko inducirajo tumorigenezo. Zaskrbljujoče je, da prevalenca sevov bakterije Escherichia coli, ki producirajo genotoksine v zadnjih letih narašča. V okviru raziskovalnega programa bomo preučevali prevalenco in dejavnike, ki sprožijo produkcijo genotoksinov bakterije E. coli. Razumevanje indukcije sinteze genotoksinov in mehanizmov zaščite producentov pred delovanjem lastnega toksina odpira možnosti zaščite gostitelja.
»Persisterji« so za antibiotik občutljive bakterijske celice, ki preživijo antibiotično zdravljenje. Naša predhodna raziskava je, v nasprotju z dognanji drugih skupin, razkrila, da so »persisterji« metabolno aktivni in, da preživijo, ker jih zaščiti plast ostankov preostalih bakterij sproščenih ob, od antibiotikov inducirane lize. V predlaganem raziskovalnem programu bomo preučili pristope, s katerimi bi lahko zmanjšali učinkovitost vezave bakterij na podlago, razgradili zaščitno plast ter povečali učinkovitost difuzije protimikrobnega agensa skozi zaščitni sloj in omogočili delovanje antibiotika na »persisterje«.
Nadgradili bomo predhodne raziskave naravnih sevov bakterije E. coli z raziskavami patogeneze in odkrivanja novih virulentnih dejavnikov na biomimetičnem modelu prašičjega urotelija.
Konjugacija, neposredni prenos DNA med bakterijskimi celicami igra ključno vlogo pri evoluciji bakterijskih vrst, pri širjenju genov odpornosti proti antibiotikom in kot osnova za nove protimikrobne sisteme. Predlagane raziskave bodo preučile mehanizme, ki vplivajo na učinkovitost konjugacije in omogočile preprečevanja širjenja genov odpornosti proti antibiotikom ter povečale ukinkovitost na konjugaciji temelječih protimikrobnih sistemih kakršen je naš, v predhodnem obdobju pripravljen sistem «kill«-»antikill«.
Pomen za razvoj znanosti
Bakterije oz. mikroorganizmi so lahko povzročitelji infektivnih obolenj vendar so tudi ključne za naše zdravje in razvoj. Človeška prebavila vsebujejo več kot 1014 mikrobnih celic, ki jih označujemo z izrazom črevesna mikrobiota. Slednja ima izredno pomembno vlogo za razvoj in zdravje človeka. Mikrobiota tudi ščiti pred patogenimi mikroorganizmi, sodeluje pri prebavi, produkciji vitaminov in usmerjanju imunskega sistema. Na drugi strani je disbioza, neravnovesje mikroorganizmov mikrobiote, povezana z metabolnimi in imunskimi obolenji, vključno z debelostjo in sladkorno boleznijo. Pojavnost obeh v svetovnem merilu ter zlasti v razvitem svetu, skokovito narašča in sta med največjimi problemi zdravstenega varstva.
Pojavnost nosečnostne sladkorne bolezni (GDM) narašča in predstavlja tveganje za razvoj sladkorne bolezni tipa 2 v nekaj letih po porodu, ter večje tveganje za pojav sladkorne bolezni tipa 2 in debelosti pri otrocih mater z GDM. Slednja je tudi dejavnik tveganja za rojstvo makrosomnega otroka, teža otroka več kot 4000g. Makrosomija predstavlja večjo nevarnost za obporodne poškodbe otroka in matere ter pri otrocih pojav debelosti in sladkorne bolezni tipa 2. Zmanjševanje makrosomije je eden poglavitnih ciljev zdravstvenega varstva nosečnic. Oblikovali smo hipotezo, da ima črevesna mikrobiota nosečnice pomemben vpliv na pojav makrosomije. Naša raziskava bo v svetovnem merilu prva, ki bo raziskala mikrobioto in metabolite nosečnic z GDM v povezavi s telesno težo matere in makrosomijo otroka.
Nova dognanja kažejo, da bakterije poleg klasičnih okužb igrajo pomembno vlogo pri kroničnih, avtoimunskih obolenjih ter pri razvoju rakastih obolenj. Ocenjuje se, da so v svetovnem merilu kronične okužbe odgovorne za približno 25% primerov rakastih bolezni. Bakterijske okužbe lahko izzovejo slednje zaradi vnetnega odziva na okužbo in/ali zaradi produkcije genotoksinov. Tako vnetni odziv kot genotoksini izzovejo poškodbe DNA. Predhodna raziskava naše raziskovalne skupine je razkrila, da protein Usp bakterije E. coli poškoduje DNA humanih celic in zmanjša njihovo viabilnost ter inducira prerazporeditve citoskeleta. Ker Usp s svojo nukleazno aktivnostjo poškoduje genom, bi lahko bil dejavnik tveganja za tumorigenezo. V okviru predlaganih raziskav bomo preučili zaenkrat še neraziskane mehanizme, ki sprožijo sintezo genotoksinov in mehanzmov, ki producentu posredujejo zaščito pred delovanjem lastnega toksina.
Bakterija Escherichia coli je del normalne črevesne mikrobiote, a nekateri sevi te bakterije so patogeni in povzročajo različne črevesne in zunajčrevesne okužbe. V nerazvitem svetu je driska, ki jo povzročajo enterotoksigeni sevi E. coli, eden najpogostejših razlogov za smrt otrok. V razvitem svetu pa so problematične zlasti zunajčrevesne okužbe, katerih povzročitelji so t. i. zunajčrevesni patogeni sevi E. coli (ExPEC), ki med drugim povzročajo okužbe sečil, sepso, vnetja možganske ovojnice in ran. Patogeneza je skupek procesov, ki omogočajo nastanek in razvoj bolezni. Za študij patogeneze potrebujemo modelne sisteme, ki so podobni razmeram in vivo, vendar cenovno dostopni in preprosti. V okviru predhodnega programa smo ugotovili, da je biomimetičen in vitro model prašičjega urotelija primeren za študij uropatogeneze E. coli. Biomemetični model prašičjega urotelija bomo uporabljali za raziskave patogenosti uropatogenih in komenzalnih sevov. Pričakujemo, da bomo s pomočjo novega modelnega sistema lahko razlikovali potencialno patogene seve E. coli od komenzalnih sevov E. coli. V nadaljevanju bomo ta modelni sistem tudi uporabili za preučevanje že znanih virulentnih dejavnikov, npr. genotoksinov kot je Usp in iskanje novih virulentnih dejavnikov. Odkritje novih virulentnih dejavnikov bo omogočilo boljše razumevanje patogeneze bakterijskih sevov E. coli.
Odpornost bakterij proti antibiotikom je ena največjih težav zdravstvenega varstva. Poleg tega tudi občutljive bakterije lahko preživijo zdravljenje z antibiotiki zaradi pojava
Pomen za razvoj Slovenije
Izsledki raziskave črevesne mikrobiote nosečnic z nosečnostno sladkorno boleznijo bodo lahko podlaga za terapevtske posege v mikrobioto nosečnic, npr. uporaba ustreznih probiotikov in individualiziranega prehranskega svetovanja, s katerimi bi že zgodaj v razvoju in utero, lahko preprečevali in zdravili metabolične motnje.
Razumevanje mehanizmov, ki sprožijo sintezo genotoksinov in producentu posredujejo zaščito pred delovanjem lastnega toksina, odpira možnosti za preprečevanje in zdravljenje akutnih ter kroničnih bolezni kakor tudi nekaterih oblik raka izzvanih z bakterijsko okužbo.
Boljše poznavanje in razumevanje patogeneze sevov E. coli bo omogočalo razvoj novih možnosti za zdravljenje in preprečitve okužb s temi sevi. S pridobljenimi spoznanji bomo seznanili širšo javnost in tako prispevali k ozaveščanju o procesu patogeneze bakterijskih sevov.
Fenomen »persisterjev« je področje intenzivnih raziskav, ki se zaenkrat osredotočajo na procese, ki sprožijo metabolno inaktivnost bakterij. S podrobnejšo analizo zaščitnega omrežja iz celičnih ostankov in metabolne aktivnosti persisterjev bomo razjasnili njihov nastanek in s tem omogočili razvoj pristopov, ki bi ga preprečili.
Poglobljeno razumevanje dejavnikov, ki vplivajo na konjugacijo, bo povečalo učinkovitost konjugacije kot alternativnega protimikrobnega dejavnika. Kot novi proizvodi bi se lahko pripravljali najrazličnejši na konjugaciji temelječi protimikrobni dejavniki, ki bi uspešno delovali v primeru zatajitve antibiotikov. S pridobljenimi spoznanji bomo seznanili širšo javnost in tako prispevali k ozaveščanju o pomenu konjugacije v naravi in v medicini.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
