Projekti / Programi
Mehanizmi adhezije bakterij Campylobacter kot tarča za zmanjšanje antibiotske odpornosti
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.02.00 |
Biotehnika |
Živalska produkcija in predelava |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 4.02 |
Kmetijske vede in veterina |
Znanost o živalih in mlekarstvu |
Adhezija bakterij Campylobacter, kvantifikacija na osnovi PCR, tarčni mehanizmi adheriranih celic, alternativne strategije nadzora
Raziskovalci (17)
Organizacije (4)
Povzetek
Potrošniki želimo in imamo pravico kupovati in uživati le kakovostno hrano, pri čemer je pomembna mikrobiološka neoporečnost živil v celotni živilsko predelovalno oskrbovalni verigi. Bakterije C. jejuni so vodilni povzročitelji črevesnih okužb ljudi v razvitih državah. Glavni vzrok je kontaminirana hrana. Varnost živil ogroža tudi odpornost bakterij Campylobacter, kar omogoča sodoben način proizvodnje z uporabo številnih protimikrobnih sredstev in širjenje rezistence zaradi globalne trgovine s surovinami in končnimi izdelki. Pogostost kampilobakterioz narašča, izvor pa je uživanje nezadostno toplotno obdelanega okuženega perutninskega in prašičjega mesa ter mikrobiološko onesnažene pitne vode. Sposobnost tvorbe biofilmov bakterij Campylobacter je pomemben prilagoditveni / obrambni mehanizem preživetja izven gostiteljev, to je v proizvodno oskrbovalni verigi ali znotraj gostiteljev. Pomemben prilagoditveni/obrambni mehanizem preživetja je adhezija bakterij na različne materiale proizvodnih površin. Čeprav je adhezija bakterij in posledično tvorba biofilmov osnova njihove trdoživosti in uspešnega prenosa, pa osnovni mehanizmi adhezije še niso znani. Potrebni so novi pristopi ali strategije za omejevanju števila okužb ter nadzora bakterij v živilih. V projektu bomo kot model uporabili bakterije Campylobacter za študij mehanizmov, ki ne spodbujajo razvoja odpornosti. V predlaganemu projektu se bomo osredotočili na raziskave adhezije bakterij Campylobacter, kar je potrebno za uvajanje novih strategij z uporabo subinhibitornih koncentracij.
Za natančno/specifično metodo direktne kvantifikacije adheriranih ter biofilmskih celic bomo uporabili metodo na osnovi PCR in kombinacijo dPCR, s katero bomo kvantificirali DNA uporabljeno pri pripravi standardne krivulje ter qPCR s katero bomo kvantificiral adherirano DNA na mikrotitersko ploščico. Pričakujemo, da bomo v okviru projekta raziskali in razumeli osnove znotrajceličnih mehanizmov adhezije s hrano prenosljivih bakterij in izločanje zunajceličnega matriksa bakterij. Pridobljeni rezultati bodo pomembno dopolnili znanja na področju bakterij prenosljivih s hrano, saj so mehanizmi adhezije bakterij Campylobacter slabo raziskani predvsem na nivoju transkriptoma in proteoma. Naši rezultati bodo pojasnili eno pomembnejših lastnosti bakterij, saj je adhezija glavni vir kontaminacije ter tudi glavni dejavnik patogeneze. Rezultati bodo omogočili nove strategije usmerjene v preprečevanje adhezije, invazije ali tvorbe biofilmov patogenih bakterij v živilski proizvodno oskrbovalni verigi, v okolju ali v črevesju ljudi in živali. Izpostavili bomo molekularne tarče in s tem pridobili nove možnosti za preprečevanje kontaminacije ter okužb s patogenimi bakterijami. Projekt bo omogočil razumevanje povezave med mehanizmi adhezivnosti, preživelostjo ter virulentnostjo bakterij, kar je ključno za kvantitativno oceno tveganja v proizvodnji varne hrane. Pridobljene ugotovitve bodo vplivale na primernejše rokovanje s hrano, pripravo in shranjevanje živil ter zmanjšale pomanjkljivosti v znanju o mikrobiološkem tveganju. Posledično bo to pripomoglo k manjši obolevnosti ljudi/živali in s tem povezanih visokih stroškov zaradi posledic uživanja kontaminirane hrane.
Pomen za razvoj znanosti
Projekt je skladen s prioritetami nacionalnega raziskovalnega programa RS, Slovenske tehnološke platforme in izpostavljenimi temami razpisov ARRS in Obzorje2020. Vključuje interdisciplinarni pristop in obravnava enega od urgentnih problemov sodobnosti – naraščajočo odpornost patogenih bakterij, ki se prenašajo s hrano. Projekt predstavlja izziv za napredek v boju proti patogenim bakterijam Campyobacter, najpogostejšim povzročiteljem bakterijskih okužb s hrano tudi v Sloveniji in vse bolj odporni – in sicer preko novih tarčnih lastnosti celic. K preživetju pripomore tudi sposobnost adhezije in tvorba biofilma. S preprečevanjem adhezije bi tako lahko omejili število bakterijskih okužb v njihovi zgodnji fazi ter se izognili uporabi antibiotikov, ki predstavljajo tveganje za razvoj odpornosti, so velikokrat neučinkoviti za zdravljenje bakterijskih okužb in imajo negativne učinke na mikrobiom gostitelja. Raziskave predlagane študije mehanizma adhezije bakterij Campylobacter bodo pomembno prispevale k razvoju znanstvenih disciplin biotehnologije in medicine.
Na znanstvenem področju biotehnologije bodo rezultati izpostavili adhezivno lastnost patogenih bakterij prenosljivih s hrano na površine kontaktnih materialov, ki so prisotni tekom celotne živilsko proizvodne predelovalne verige. Znotraj tega bodo na pod-področju živilstva/varnosti živil, živalske produkcije in veterine informacije koristne za razvoj/postavitev higienskih ukrepov v klavnicah, tekom proizvodne verige in med distribucijo živil. Povečana preživelost bakterij znotraj biofilma povečuje tudi problem biotehnoloških kontaminantov. Pričakujemo, da bo imel pojasnjen osnovni mehanizem adhezije pomemben vpliv tudi na razvoj alternativnih metod ali vpeljavo alternativnih aktivnih snov za zmanjšanje/prekinitev bakterijske adhezije ter tako omejevanje bakterijske kontaminacije in zmanjšano odpornost bakterij v živilski proizvodno oskrbovalni verigi ali v končnih izdelkih. Rezultati bodo dopolnili tudi manjkajoča znanja o osnovnem mehanizmu adhezije patogenih bakterij. Na pod-področju varstva okolja, živilstva/varnosti živil, živalske produkcije in veterine bodo informacije izpostavile problem preživelosti pagotenih v protozojih prisotnih v okoljski vodi ter problem prenosa patogenih bakterij iz okolja v klavnice, v proizvodno distribucijsko verigo živil ali pa direktno preko okoljske vode do človeka kot gostitelja.
Na znanstvenem področju medicine bodo zanimivi rezultati mehanizmov vključenih v adhezijo bakterij. Razumevanje vključenosti in interakcij med mehanizmi adhezivnosti, preživelostjo ter virulentnostjo je namreč pomembno za bakterijsko patogenezo. To pa je ključno za omejevanje okužb živali in ljudi ter kvantitativno oceno tveganja v proizvodnji varne hrane.
Kombinacija različnih metod bo omogočila ovrednotenje vpliva adhezije patogenih bakterij v proizvodno prehrambenih verigah. Celosten pristop bo dal osnove za postavitev strategij v proizvodnji in distribuciji varne hrane.
Pomen za razvoj Slovenije
The project is prepared with respect of the priorities of the of the national research program of the Republic of Slovenia, Slovenian Technological Platform and exposed topics in current ARRS call as wells as in Horizon2020 calls for research project proposals. It brings interdisciplinary approach and targets one of the most urgent problems of current society – the increasing antimicrobial resistance including food supply chain. This project brings a challenge to do it for most frequent and increasingly multidrug resistant bacterial pathogen - Campylobacter jejuni. Their adhesion contributes to their increased survival and biofilm formation. By preventing C. jejuni adhesion, infections in their early stages can be limited, thus reducing the use of antibiotics. High antibiotic use represents high risk for development of bacterial resistance, is often ineffective for treatment of bacterial infections, and can have adverse effects on the host microbiome. These data of the mechanisms of adhesion of food-borne pathogen Campylobacter will significantly contribute to the development of biotechnologies and the medicinal sciences.
In the biotechnologies field, these data will highlight the problems of Campylobacter adhesion to the surface of the contact materials that are found throughout the food-production chain. In the food production, veterinary medicine and animal production and processing sectors, the new knowledge will be useful for the development of appropriate hygiene measures in slaughterhouses, throughout the food-production chain, and during food distribution. Understanding adhesion is crucial for further applications of alternative strategies to reduce or prevent bacterial adhesion, and to reduce bacterial contamination and bacterial resistance in the food-production chain and in food products. These data will complete the missing knowledge about the basic mechanisms of Campylobacter adhesion. In food production, veterinary medicine and animal production and processing sectors this new knowledge will also highlight the problem of bacterial survival inside protozoa in environmental water, and the bacterial transfer from environmental conditions to the slaughterhouse, and into the food-production chain, or directly through environmental water to the human host.
In the medicinal sciences there is the need to understand Campylobacter interactions and mechanisms of adhesion, survival and virulence, as these are crucial for host–pathogen interactions, and thus for Campylobacter pathogenicity. The knowledge obtained will promote quantitative microbial risk assessments in the food-production chain, and thereby limit the costs of various diseases.
Different aspects will allow evaluation of the impact of bacterial adhesion in the food-production chain. A holistic approach will provide a basis for innovative strategies to design alternative strategies for the production and distribution of safe food.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
