Odkrywanie wojen mikroorganizmów w biofilmach
Wiele drobnoustrojów żyje w gromadach polimikrobiologicznych, które mają kluczowe znaczenie dla wielu ekosystemów, począwszy od gleby i środowiska wodnego, aż po ludzkie ciało. W tych uporządkowanych gromadach mikroorganizmy wchodzą w bliskie interakcje, wymieniając się substratami i metabolitami. Biofilmy(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stanowią jedną z form gromad drobnoustrojów, związaną z mechanizmami patogennymi, które powodują choroby. Zrozumienie dynamiki interakcji drobnoustrojów w biofilmach jest niezbędne w celu skutecznego zwalczania zakażeń oraz poznania zachowań bakterii, zwłaszcza z punktu widzenia zdrowia ludzi.
Przewaga konkurencyjna szczepów wytwarzających bakteriocyny
Projekt BOB, realizowany dzięki wsparciu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), bada rolę peptydów przeciwdrobnoustrojowych - bakteriocyn - w biofilmach. Tradycyjnie uważa się, że bakteriocyny(odnośnik otworzy się w nowym oknie) stanowią broń przeciwko innym bakteriom w walce o wspólne zasoby. Mogą one także pełnić inne funkcje ekologiczne, na przykład wspierać uwalnianie DNA na potrzeby naturalnych zmian. „Bakteriocyny są szeroko badane pod kątem zastosowań w sektorach produkcji żywności i medycyny, są także postrzegane jako mechanizm obronny bakterii; jednak niewiele wiadomo o ich innych funkcjach, w tym ich znaczeniu w biofilmach”, wyjaśnia Sara Arbulu Ruiz, stypendystka działania Maria Skłodowska-Curie. Bakteriocyny są powszechnie występującymi substancjami, charakteryzują się także niezwykłą różnorodnością działania przeciwdrobnoustrojowego. Badacze projektu BOB koncentrowali się na bakterii Streptococcus mutans, ściśle związanej z chorobami jamy ustnej, takimi jak zapalenie przyzębia i próchnica zębów. Dzięki zróżnicowanemu podejściu naukowcy starali się wyjaśnić wpływ bakteriocyn na tworzenie biofilmu. Udało się im odkryć, że szczepy wytwarzające bakteriocyny w biofilmach mają przewagę konkurencyjną. Usunięcie genów odpowiadających za ich wytwarzanie u bakterii S. mutans spowodowało zmniejszenie zdolności do tworzenia biofilmu, podkreślając potencjalną rolę bakteriocyn w jego powstawaniu. Co więcej, zespół opracował schemat oddziaływań bakteriocyna-biofilm, który posłuży jako wszechstronna platforma do przyszłych badań genetycznych biofilmów.
Wpływ na zdrowie ludzi
Nowe dane i dowody podkreślają związek między wytwarzaniem bakteriocyn a dynamiką powstawania biofilmu. Geny odpowiedzialne za ich wytwarzanie stanowią potencjalne czynniki pozwalające na zwalczanie biofilmów, umożliwiające walkę z zakażeniami bakteryjnymi. Jak twierdzi Arbulu Ruiz: „Potrzebne są nowe strategie walki z kryzysem antybiotykooporności - oprócz samych bakteriocyn wykorzystywanych w roli antybiotyków, geny bakteriocyn mogą stanowić potencjalne cele pozwalające na zwalczanie biofilmu”. Dzięki badaniu interakcji między bakteriami w biofilmach, zespół projektu BOB toruje drogę do opracowania innowacyjnych strategii na potrzeby opieki zdrowotnej i innych obszarów. Zrozumienie działania bakteriocyn na dynamikę biofilmu może pomóc w projektowaniu ukierunkowanych leków przeciwdrobnoustrojowych, które ograniczą tworzenie biofilmu lub zwiększą podatność patogenów na konwencjonalne metody leczenia. Co więcej, zastosowanie bakteriocyn do konserwacji żywności i w procesach przemysłowych może ograniczyć rozprzestrzenianie się patogenów przenoszonych przez żywność i zmniejszyć częstość występowania skażenia mikrobiologicznego, zwiększając tym samym bezpieczeństwo i jakość żywności. Projekt BOB dąży do badania interakcji biofilmu i bakteriocyn pod kątem ich szerszego znaczenia dla środowiska. Dalsze doświadczenia będą miały na celu poznanie mechanizmów leżących u podstaw psucia się żywności związanego z biofilmem. Badania realizowane w ramach projektu BOB wypełniają lukę między badaniami podstawowymi a praktycznymi rozwiązaniami, oferując cenne wnioski na temat zwalczania zakażeń związanych z biofilmem.
