Raziskave medvrstnih in znotrajvrstnih bakterijskih interakcij za izboljšanje probiotika z in vitro in in vivo modelnimi sistemi

Mikrobne interakcije vplivajo na zdravje in rejo živali ter posledično oblikujejo zdravje ljudi in okolja. Prekomerna uporaba antibiotikov kot Spodbujevalcev rasti v živinoreji je prispevala k širjenju odpornosti proti antibiotikom pri pomembnih patogenih, kar je globalni problem. Posledično je bila uporaba antibiotikov za spodbujanje rasti živali prepovedana z uredbo EU. Probiotiki, ki postajajo vse bolj priljubljeni, veljajo za zeleno rešitev te globalne problematike in njihova uporaba v živinoreji se povečuje. Razumevanje in poznavanje mehanizmov, ki poganjajo interakcije probiotik-patogen in probiotik-gostitelj, je kljub njihovemu pomenu omejeno. V okviru predlaganega projekta združujemo najsodobnejše tehnologije socialne mikrobiologije (ekspertiza skupine prof. Mandic Mulec) z našim nedavnim odkritjem potencialnega probiotičnega seva iz vrste Bacillus subtilis. To vrzel v znanju bomom zapolnili z raziskavami bakterijskih interakcij v bakterijskih ko-kulturah in biofilmih, kar tukaj poimenujemo kot in vitro modelni sistemi. Poleg tega bomo interakcije bakterij raziskovali tudi v prisotnosti evkarionstkih celic in v žvalih (piščancih), kar tukaj poimenujemo kot in vivo modelni sistemi. Osredotočili se bomo na tri vrste bakterij: 1) Bacillus subtilis PS-216: močan antagonist bakterije C. jejuni in vitro in in vivo ter potencialni probiotični sev; in na dve patogeni bakteriji: 1) Campylobacter jejuni in 3) Salmonella Typhimurium, ki sta prevladujoči povzročiteljici črevesnih infekcijskih bolezni v državah EU in v ZDA. Obe patogeni bakteriji se prenašata z okuženim piščančjim mesom, kar vzbuja skrb med rejci živali (piščancev) ter pri zagotavljanju varne hrane in zdravja ljudi. Predlagani projekt vključuje tri partnerske ustanove: UL-BF, UL-VF in NIB, ki bodo združile svoje znanje in razvite metodologije na področju mikrobiologije, rekombinantnega inženiringa sevov, konfokalne mikroskopije, naprednih omskih tehnologij, tkivnih kultur in zdravja piščancev za raziskovanje mikrobnih interakcij. Interakcije bodo proučevane in vitro v okviru večvrstnih biofilmov, celičnih tkivnih kultur (Caco-2) in pri živalih (piščancih). Glavni cilji projekta, ki je organiziran v pet delovnih sklopov, so okarakterizirati 1) vlogo molekularnih determinant (npr. antibiotikov, komponent matriksa biofilma, peptidoglikana, signalnih molekul) med tekmovanjem patogena in probiotika v biofilmih; 2) vpliv od sorodstvenega razlikovanja odvisnih interakcij med sevi B. subtilis na kompetitivno izključitev patogenov s ""probiotikom"" B. subtilis PS-216; in določiti 3) učinek spor bakterije B. subtilis PS-216, dodanih h krmi/vodi, na težo, zdravje, imunski status in mikrobioto brojlerjev. Projekt temelji na hipotezah in napoveduje, da so bakterije sposobne zaznati konkurenco drugačnih bakterij, kar aktivira prepis adaptivnih genov za napad in obrambo ter na njihovo rast in preživetje. Zato bo projekt premostil vrzel v razumevanju molekularnih in evolucijskih principov, na katerih temelji regulacija zaznavanja konkurence in bakterijskega napada. Poleg tega bo projekt prinesel novo znanje o interakcijah mikrob – patogen in mikrob-gostitelj, kar bo prispevalo k razvoju varnejših, učinkovitejših in zanesljivejših probiotikov.