European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Structured, not stirred: experimental evolution in programmable antibiotic landscapes

Opis projektu

Środowisko przestrzenne i rozwój lekooporności bakterii

Standardowe metody podawania antybiotyków skutkują niejednorodnością stężenia leku, ponieważ nie są wystarczająco precyzyjne. Jednak eksperymenty in vitro w zakresie antybiotykooporności są często przeprowadzane w jednorodnym środowisku płynnym. Z najnowszych badań wynika, że przestrzenne gradienty stężenia leku przyspieszają rozwój oporności, ponieważ lekooporne mutanty ewoluują poprzez inwazję na obszary wzbogacone o leki. Zespół finansowanego przez UE projektu EvoSpa stworzy nowe badanie, w którym bakterie migrują i rozwijają się wśród setek niezależnie stworzonych środowisk. Badanie opierać się będzie na technice przenoszenia cieczy i rozwiązaniach robotycznych, co umożliwi stworzenie różnych środowisk i pomiar zachodzącej w nich ewolucji lekooporności. Dostarczy ono ilościowych i systematycznych danych dotyczących wpływu struktury przestrzennej na dynamikę ewolucji.

Cel

Given the looming antibiotic resistance crisis, it is imperative to understand the fundamental determinants of resistance evolution dynamics. When antibiotics are administered to a patient, imperfect drug penetration leads to a highly inhomogeneous concentration profile. In contrast, evolution experiments to study resistance are commonly performed in homogeneous liquid environments. Recently, there has been a surge of theoretical studies suggesting that spatial drug concentration gradients drastically accelerate resistance evolution as resistant mutants evade resource competition by invading drug-enriched territory. However, the effect of spatial structure on evolutionary dynamics remains unclear due to a lack of experimental assays with well-defined, inhomogeneous landscapes.
Here, I propose to develop a novel experimental assay where bacteria migrate and evolve on a landscape consisting of hundreds of independently definable environments. This assay will be implemented using custom liquid handling and imaging robots to systematically program antibiotic landscapes and measure evolution on a wide range of drug environments. By combining this novel assay with theoretical modeling, I will investigate evolution in monotonous and rugged drug landscapes. Motivated by theoretical predictions that multi-drug strategies aimed at preventing resistance evolution become compromised in inhomogeneous environments, I will further investigate the effect of spatial inhomogeneity using defined multi-drug landscapes.
This project will provide a unique, quantitative and systematic experimental investigation on how spatial structure affects evolutionary dynamics. Beyond bacteria evolving antibiotic resistance, the same concepts apply for tumor resistance evolution. Overall, this project will greatly advance our understanding of resistance evolution with broad biomedical implications.

Koordynator

UNIVERSITAT ZU KOLN
Wkład UE netto
€ 174 806,40
Adres
ALBERTUS MAGNUS PLATZ
50931 Koln
Niemcy

Zobacz na mapie

Region
Nordrhein-Westfalen Köln Köln, Kreisfreie Stadt
Rodzaj działalności
Higher or Secondary Education Establishments
Linki
Koszt całkowity
€ 174 806,40