Descrizione del progetto
Usare il nemico naturale dei batteri per eliminare i biofilm resistenti agli antibiotici
Lo Staphylococcus aureus è un batterio comune che molte persone trasportano inconsapevolmente sulla pelle e sulle mucose. Di solito non provoca infezioni sulla pelle sana, ma le infezioni invasive e le malattie correlate, soprattutto in ambito sanitario, possono essere gravi e persino fatali. Al momento dell’infezione i batteri creano un biofilm che richiede un trattamento antibiotico ad alto dosaggio, al quale il patogeno è diventato in buona misura resistente. La fagoterapia, ovvero l’uso di virus batterici per il trattamento delle infezioni batteriche, è un’opzione promettente, di cui però è necessario comprendere meglio i meccanismi di funzionamento. Il progetto BioPhage, finanziato dall’UE, analizzerà la diffusione dei fagi in un biofilm, l’immunità di gruppo contro l’infezione da fagi e la replicazione di questi ultimi nelle cellule in condizioni rilevanti sotto il profilo biologico e clinico.
Obiettivo
In 2017, the World Health Organization declared Staphylococcus aureus to be an antibiotic-resistant pathogen for which new therapeutics are urgently needed. Upon infection, S. aureus forms biofilms that can only be treated by the long-term application of several antibiotics in high doses or the surgical removal of the infected tissues. An alternative approach, phage therapy, has not been approved for clinical use, because the effects of phage infection on a biofilm are not sufficiently characterized. We propose to study the dynamics of the propagation of Herelleviridae phage phi812 in a S. aureus biofilm and molecular details of phi812 replication in a cell. We integrated a microfluidic system into a light-sheet microscope to enable continuous multi-day observation of the phage infection of a biofilm. We will determine how sub-populations of metabolically dormant or phage-resistant cells in a biofilm provide herd immunity against phi812 infection. Our system enables the fixation of biofilm segments for subsequent correlative imaging by serial block-face scanning electron microscopy to identify the interactions of phages with bacterial cells. We will use focused ion beam milling together with cryo-electron microscopy and tomography to determine high-resolution structures of previously uncharacterized phi812 replication and assembly intermediates in S. aureus cells. We will study the function of bacterial membranes and macromolecular complexes in the initiation and completion of phage genome delivery, the assembly of phage portal complexes and heads, and the mechanisms of genome packaging and head-tail attachment. This proposal’s biological significance lies in its focus on the as-yet uncharacterized interactions of phages and bacteria under biologically and clinically relevant conditions. Our analyses of phage spread in a biofilm, herd immunity against phage infection, and phage replication in cells may identify approaches for making phage therapy more effective.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. La classificazione di questo progetto è stata convalidata dal team del progetto.
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Parole chiave
- Virus
- phage
- bacterium
- infection
- biofilm
- biofilm matrix
- therapy
- lightsheet
- fluorescence
- microscopy
- fluorescent protein
- CRICPR
- Cas
- genetic modification
- recombinant
- time-lapse
- imaging
- development
- antibiotic resistance
- herd immunity
- serial-block face microscopy
- correlative imaging
- cryo-electron microscopy
- tomography
- single particle reconstruction
- focused ion beam milling
- in situ
- genome ejection
- replication
- head assembly
- replication factories
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
601 77 Brno
Cechia