Med-bakterijska dinamika biofilma: vpliv na tvorbo in strukturo biofilma bakterij Campylobacter z namenom razvoja novih inovativnih strategij nadzora

Preživetje in persistenca patogenih bakterij tekom živilske proizvodno oskrbovalne verige ter zoonoze, ki jih povzročajo predstavljajo velik problem za javno zdravje. Bolniki z nekaterimi kroničnimi boleznimi imajo povečano tveganje za težji potek okužbe z novim koronavirusom v trenutnem času pandemije, kar povečuje potrebo po globalnem obvladovanju patogenov, tudi bakterij Campylobacter, v živilski verigi. Patogene bakterije C. jejuni so vodilni povzročitelji črevesnih okužb ljudi v razvitih državah. Pogostost kampilobakterioz narašča, izvor pa je uživanje nezadostno toplotno obdelanega okuženega perutninskega in prašičjega mesa ter mikrobiološko onesnažene pitne vode. Sposobnost tvorbe biofilmov je pomemben prilagoditveni/obrambni mehanizem preživetja na različnih površinah in predstavlja osnovo za trdoživost in uspešen prenos bakterij, tudi tistih odpornih proti več antibiotikom. Biofilm je mikrobna združba pritrjena na različne abiotske ali biotske površine materialov živilske proizvodne verige ali medicinske opreme ali površine v okolju. Na živilih in materialih živilske verige ostanki hrane omogočajo naseljevanje biofilmov ter tako zagotavljajo preživetje bakterij ter ustvarjajo stalen vir kontaminacije in prenos med gostitelji. To nakazuje neverjetno in neraziskano dinamiko biofilma, ki občutljivim planktonskim celicam brez mehanizmov prilagoditve in preživetja omogoči okoljsko odpornost (“Campylobacter paradoks”), prenos iz okolja v klavnice, v proizvodno distribucijsko verigo živil ali pa direktno preko okoljske vode do človeka kot gostitelja. Zato je pomembno razumevanje med-bakterijske dinamike biofilma bakterij Campylobacter z namenom razvoja novih inovativnih strategij za omejevanje kontaminacij in/ali zdravljenje mikrobnih okužb. Bakterije rodu Campylobacter bodo model za razvoj novega pristopa ali strategije k omejevanju števila tovrstnih okužb preko poglobljenega razumevanja tvorbe biofilma, dinamike komunikacije z drugimi bakterijami znotraj biofilma in preko mehanizmov, ki ne spodbujajo razvoja odpornosti. V projektu bomo najprej izpostavili med-bakterijsko dinamiko bakterij Campylobacter s probiotičnimi bakterijami, ter povzročitelji kvara. Izpostavili bomo gene, ključne proteine in osnovne mehanizme, ki so bistveni za stik bakterij s površino ter interakcijo med bakterijami v biofilmu. Nadalje bomo raziskali nedefinirano arhitekturo biofilma bakterij Campylobacter ter strukturne komponente polisaharidov, proteinov ter zunajcelične DNA (eDNA), odgovorne za strukturno podporo in učinkovito medcelično komunikacijo za vzpostavitev bakterijske združbe. Med-bakterijska komunikacija bakterij Campylobacter ni dobro opisana, zato se bomo usmerili na interakcijo bakterij preko signalnih molekul ter preko prenosa genetskega materiala, kar bo omogočilo razumevanje njihove vloge v procesih metabolizma ter med-bakterijskih socialnih interakcij pri nastajanju biofilma. Razumevanje procesov nastanka biofilma, bo skupaj z razvojem novih strategij za preprečevanje okužbe hrane s patogenimi bakterij Camyplobacter zmanjšalo prenos odpornosti ter prispevalo k varnejši proizvodnji hrane. Nadalje bomo definirali ključne mehanizme med-bakterijske komunikacije ter tvorbe biofilma, kar nam bo omogočil vpogled v procese gibljivosti, pridobivanja hranil ter adhezije na različne abiotske (polistiren) in biotske (različne humane celične linije) površine. Projekt bo omogočil razumevanje povezave med tvorbo biofilmov, preživelostjo ter virulentnostjo bakterij, ter strukturo biofilma in vlogo EPS kot 'orodja za interakcijo' in komunikacijo z drugimi bakterijami. Pridobljene ugotovitve bodo vplivale na primernejše rokovanje s hrano, pripravo in shranjevanje živil ter zmanjšale pomanjkljivosti v znanju o mikrobiološkem tveganju zardi prisotnih biofilmov. Posledično bo to pripomoglo k manjši obolevnosti ljudi/živali in s tem povezanih visokih stroškov zaradi posledic uživanja kontaminirane hrane.