Mikroplastika kot vektor mikrobne kontaminacije, okužbe in odpornosti: primer bakterij Campylobacter v proizvodnji perutninskega mesa

Projekt obravnava svetovno pomembno grožnjo javnemu zdravstvu, saj se osredotoča na patogene bakterije Campylobacter, prenosljive s hrano, kot glavne povzročitelje bakterijskih gastroenteritisov v razvitem svetu ter njihovo mnogokratno odpornost. Bolniki z nekaterimi kroničnimi boleznimi imajo povečano tveganje za težji potek okužbe z virusom COVID-19, kar povečuje potrebo po globalnem obvladovanju patogenov, tudi bakterij Campylobacter, v živilski verigi. Bakterije Campylobacter imajo omejene mehanizme prilagoditve in preživetja na živilih in materialih v proizvodnji hrane. Prisotnost po postopkih čiščenja ostankov hrane in mikroorganizmov s površin opreme ostaja neznanka. Raziskovalci izpostavljajo biofilm, ki bakterijam Campylobacter v interakciji z drugimi bakterijami omogoči okoljsko odpornost. Naseljevanje biofilmov na površine materialov živilske proizvodne verige ali medicinske opreme je poznan problem, ki se še ekstremno poveča z dodatno površino na delcih mikroplastike ter njenim prenosom v proizvodno-distribucijski verigi živil. V Projektu bomo raziskali vlogo mikroplastike kot novega vira kontaminacije z zagotavljanja ogromne nove in mobilne površine za naseljevanje in prenos biofilmov v proizvodni verigi živil, kjer so prisotni ostanki hrane, združbe bakterij ter protimikrobna sredstva, kot so razkužila in antibiotiki. Mobilne združbe biofilmov na mikroplastiki zagotavljajo preživetje bakterij Campylobacter ter ustvarjajo stalen vir kontaminacije in prenos okužbe iz okolja klavnic v distribucijsko verigo mesa ter do človeka kot gostitelja. To pa razsvetli njihovo skrivnostno preživetje in predstavlja osnovo za trdoživost in uspešen prenos bakterij, tudi tistih odpornih proti več antibiotikom. Sodoben način proizvodnje omogoča razvoj odpornosti zaradi uporabe številnih protimikrobnih sredstev in širjenje rezistence zaradi globalne trgovine s surovinami in končnimi izdelki, predvsem preko prenosa genetskih informacij s horizontalnim prenosom genov, tudi med različnimi vrstami bakterij. V Projektu bomo izpostavili med-bakterijsko interakcijo v nastalem biofilmu na mikroplastiki, predvsem preko prenosa genetskega materiala, kar bo omogočilo razumevanje njihove vloge v procesih metabolizma ter med-bakterijskih socialnih interakcij pri nastajanju biofilma. Rezultati bodo izvirni in bodo pojasnili pomen prisotnosti bakterij kvarljivcev, ključnih za tvorbo večvrstnih biofilmov na površini mikroplastike ter njihovo vlogo v preživetju, persistenci in virulenci patogenih bakterij Campylobacter. Drugi cilj Projekta je razvoj metod za izolacijo in karakterizacijo mikroplastike v/iz vzorcev prebavnega trakta in končnih perutninskih izdelkov, kar bo omogočilo nadaljnje raziskave prenosa mikroplastike v proizvodni verigi živil. Predlagani projekt bomo izvedli v sodelovanju Slovenskih raziskovalcev (ARRS bo vodilna agencija) iz štirih organizacij ter Belgijsko partnersko organizacije (FWO bo partnerska agencija) v petih delovnih sklopih ter z 21 nalogami za 15 pričakovanih rezultatov. Skupina Univerze v Ljubljani, Biotehniške fakultete (ULBF) pod vodstvom izr. prof. dr. Anje Klančnik bo koordinirala projekt ter prispevala temeljna znanja o bakterijah Campylobacter, Pseudomonas ter biofilmih. Vodilno Flamsko skupino Univerze v Gentu (UGent) na področju mikroplastike, molekularne biologije, mikrobioma prebavil in študij metabolizma bo vodil svetovno priznan raziskovalec Prof. Dr. Andreja Rajkovič. Skupina Instituta za vode Republike Slovenije (IVRS) pod vodstvom Dr. Mance Kovač Viršek bo razvila protokole na analizo mikroplastike iz vzorcev hrane. Skupina Instituta Jožef Stefan (IJS) pod vodstvom dr. Jerice Sabotič bo nudila znanja mikroskopije ter razvoj specifičnih analiz biofilma z metodo FISH, skupina pod vodstvom Prof. Dr. Tadeja Kokalj Univerze v Ljubljani, Raziskovalno razvojni center – COMPETE (CC) bo dodala strokovno podporo na področju metod mikrofluidike.