Sześć dwustronnych projektów realizowanych przez polskich naukowców we współpracy z zespołami z Belgii-Flandrii otrzymało w lipcu, w sumie 9,5 mln złotych dofinansowania z NCN. Jest wśród nich projekt naszej badaczki prof. dr hab. Zuzanny Drulis-Kawy, która została laureatką OPUS 24+LAP.
Badaczka będzie realizować projekt dotyczący bakteriofagów (wirusów bakteryjnych) i ich wykorzystania w walce z wielolekoopornymi patogenami (MDR). Jej partnerem po stronie belgijskiej (flandryjskiej) będzie prof. Yves Briers z Ghent University. Zespół będzie również współpracował z prof. Stanem Brounsem z Delft University of Technology w Holandii, który wnosi unikalną wiedzę na temat oporności bakteryjnej. Naukowcy skoncentrują się na zbadaniu cech i funkcjonalności tzw. fagów jumbo infekujących pałeczki Klebsiella. Cząsteczki tych wirusów mogą być wyposażone w kilka/kilkanaście białek wiążących receptory (RBP) o aktywności enzymatycznej co pozwala im infekować wiele szczepów należących do gatunku Klebsiella. Z tego względu są one bardzo atrakcyjne z punktu widzenia terapeutycznego. Terapia fagowa jest koncepcją znaną od dawna, ale dopiero od niedawna zyskuje duże zainteresowanie. Fagi mogą być stosowane zamiast lub łączone z antybiotykami w leczeniu infekcji bakteryjnych.
Czego dokładnie dotyczyć będą badania?
Ponieważ śmiertelność z powodu infekcji spowodowanych przez szczepy MDR Klebsiella pneumoniae, bez tradycyjnej opcji terapeutycznej drastycznie wzrasta, Światowa Organizacja Zdrowia oznaczyła tę bakterię jako patogen o priorytecie 1 (krytycznym). Dlatego też znalezienie alternatywnych i skutecznych terapii ma ogromne znaczenie.
Głównym czynnikiem wirulencji Klebsiella jest polisacharydowa otoczka warunkująca unikanie odpowiedzi układu odpornościowego człowieka. Bakteria ta może produkować ponad osiemdziesiąt różnych typów otoczkowych, stąd też znalezienie efektywnych środków anty-wirulentnych/antybakteryjnych jest szczególnie utrudnione.
(Bakterio)fagi rozpoznają i zabijają bakteryjnego gospodarza z bardzo wysoką specyficznością. Każda infekcja fagowa jest inicjowana przez rozpoznanie określonej struktury na powierzchni bakterii (zwanej receptorem) przez białko wiążące receptor (RBP) będące elementem cząsteczki fagowej. Niektóre fagi infekują wąski zakres bakteryjnych gospodarzy, podczas gdy inne mogą atakować szeroki ich panel przy użyciu różnych RBP. Ciekawym przykładem są fagi jumbo atakujące pałeczki Klebsiella, które to są wyposażone w liczne RBP złożone w strukturę przypominającą kwiat i specyficznie degradujące różne typy otoczek.
Większość fagów jumbo została odkryta dopiero niedawno, a wiele cech ich funkcjonalności i biologii pozostaje nieznanych. Jednym z ważnych aspektów jest sposób, w jaki ich złożona, podobna do kwiatu struktura RBP jest zorganizowana, funkcjonuje i ewoluuje oraz w jaki sposób gospodarz bakteryjny unika infekcji fagami jumbo. W tym projekcie wyżej wymienione kwestie będą badane na dwóch modelowych jumbo fagach Klebsiella (KAN i fKp24). Stosując zaawansowaną mikrobiologię molekularną, biologię syntetyczną i metody strukturalne, te złożone aspekty będą analizowane na poziomie białek, cząstek fagowych oraz w interakcjach bakteria-fag – opowiada prof. Zuzanna Drulis-Kawa z Zakładu Biologii Patogenów i Immunologii, Wydziału Nauk Biologicznych UWr.
Badacze chcą odpowiedzieć na cztery szczegółowe pytania:
– jaka jest ogólna organizacja hiperrozgałęzionych systemów RBP u fagów jumbo i jak one funkcjonują?
– czy hiperrozgałęzione systemy RBP u fagów jumbo są statyczne czy dynamiczne?
– w jaki sposób hiperrozgałęzione systemy RBP ewoluują u fagów jumbo?
-w jaki sposób bakterie bronią się przed infekcją faga jumbo wyposażonego w hiperrozgałęziony system RBP?
– Dzięki dotychczas zdobytemu przez nas doświadczeniu naukowemu na temat RBP fagów Klebsiella, będziemy wprowadzać najnowocześniejsze metody badawcze w celu poszerzenia wiedzy podstawowej na temat biologii fagów jumbo – mówi nasza badaczka prof. Zuzanna Drulis-Kawa.
Rozwikłanie organizacji, dynamiki i ewolucji przypominających kwiaty systemów RBP fagów jumbo stanie się podstawą do identyfikacji i tworzenia nowoczesnych preparatów fagowych efektywnie działających w zwalczaniu infekcji wywołanych przez szczepy MDR K. pneumoniae. Chociaż projekt koncentruje się na typowych badaniach podstawowych, jego wyniki będą miały bardzo istotny wpływ gospodarczy i społeczny, zwłaszcza w sektorze zdrowia publicznego.
Źródło: Uniwersytet Wrocławski
