Selektivno mehansko odstranjevanje bakterijskih biofilmov s konjugiranimi magnetnimi nanodelci

Šifra:

J7-4420

Obdobje:

01. oktober 2022 - 30. september 2025

Obseg:

0,04 FTE

Vodja:

Marko Anderluh

Veda:

1.09 Naravoslovje/Farmacija

Sodelujoče RO:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20028

Sestava projektne skupine:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20028

Vsebina:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20028

Opis:

Biofilmi so mikrobne združbe, zaščitene s samo-proizvedeno plastjo zunajcelične polimerne snovi, ki se tvorijo na površinah. Biofilmi ščitijo bakterije pred gostiteljskim imunskim sistemom in jim omogočajo obstoj v neugodnih okoljskih pogojih. So pomemben klinični in javnozdravstveni problem, saj je z njimi povezanih kar 80% vseh človeških bakterijskih okužb. Okužbe z biofilmi, povezane z zdravstveno oskrbo, vsako leto prizadenejo 3,8 milijona ljudi v EU in po ocenah povzročijo 90.000 smrti. Poleg tega biofilmi olajšajo prenos genov in širjenje protimikrobne odpornosti in so do 1000-krat bolj odporni na antibiotike kot planktonska oblika bakterij. V visokih odmerkih so antibiotiki za človeka toksični; poleg tega niso specifični samo za patogene in vplivajo tudi na koristne komenzalne bakterije.

Pomanjkanje učinkovitih in specifičnih protimikrobnih sredstev za odstranjevanje biofilmov patogenih bakterij ustvarja potrebo po novih učinkovitih in specifičnih pristopih za boj proti biofilmom. Za reševanje tega problema predlagamo konjugacijo proteinskih in glikanskih vezalcev, specifičnih za bakterije v biofilmih, z nedavno razvitimi antimikrobnimi delci. Ti delci se bodo specifično vezali na izbrani biofilm in bodo omogočili njegovo odstranitev na daljavo. Domnevamo, da bo to zmanjšalo koncentracijo antibiotika, potrebnega za popolno eliminacijo biofilma. V tem predlogu bomo potrdili princip delovanja na bakterijah z velikim pomenom v patologiji, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus in Listeria monocytogenes. Glavni cilj predlaganega projekta je razviti novo strategijo za selektivno odstranjevanje biofilmov s povezovanjem proteinskih ali glikanskih vezalcev biofilmov z antimikrobnimi delci. To bomo dosegli z interdisciplinarnim sodelovanjem raziskovalnih skupin z Instituta Jožef Stefan (IJS), Fakultete za farmacijo (FFA) in Biotehniške fakultete (BF). Skupina prof. Aleša Berleca (Odsek za biotehnologijo, IJS) bo z biotehnološkim pristopom izbrala in proizvedla različne vrste proteinskih vezalcev specifičnih za biofilmske bakterije, kot so lektini in alternativni vezalci, in ovrednotila varnost nanodelcev s pristopi celične biologije. Skupina prof. Marka Anderluha (FFA) bo uporabila pristop farmacevtske kemije v komplementarnih prizadevanjih za razvoj glikanskih vezalcev bakterij, s posebnim poudarkom na antagonistih FimH in LecA s funkcionalno skupino, ki bo omogočila pritrditev na antimikrobne delce. Obe vrsti bakterijskih vezalcev bosta uporabljeni za funkcionalizacijo antimikrobnih delcev, ki jih bo skupina prof. Slavka Kralja (Odsek za sintezo materialov, IJS) pripravila. Delci bodo prevlečeni s tanko plastjo silike, kar bo omogočilo konjugacijo z bakterijskimi vezalci. Pripravljene delce bosta s pomočjo pristopov mikrobiologije ovrednotili skupini dr. Jerice Sabotič (Odsek za biotehnologijo, IJS) in prof. Anje Klančnik (BF) glede na njihovo sposobnost vezave in odstranjevanja biofilmov. Selektivnost in učinkovitost nanodelcev pri odstranjevanju biofilma bomo ocenili z uporabo barvanja s kristal-vijoličnim, določanjem CFU, bioluminiscenčnega testa in fluorescenčne mikroskopije, varnost in učinkovitost nanodelcev pa na modelih epitelijskih celic Caco-2 in HT-29. Interdisciplinarni projektni konzorcij bo koordiniral prof. Aleš Berlec, v njem pa bodo sodelovali izkušeni raziskovalci ter doktorski in magistrski študenti. Projekt je podprt s predhodnimi rezultati razvoja vezalcev, sinteze antimikrobnih delcev in biofilmskih testov ter predhodnim sodelovanjem projektnih partnerjev. Predlog ima realističen časovni okvir, analizo tveganja in strategijo upravljanja z intelektualno lastnino, ter si za cilj postavlja visokokakovostne publikacije z uvedbo novega prelomnega pristopa za boj proti biofilmom.

Faze:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20028

Bibliografske reference, ki izhajajo neposredno iz izvajanja projekta:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20028

Financira:

Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost.