Detaljerad information för diarienr  2016-768  
 
 
Ämnesområde:
Miljöforskning, övrigt
Beslutsdat:  2016-11-07
Namn:
Bengtsson-Palme, Johan
Titel: 
Kön:  Man
E-post: johan@microbiology.se
Univ./Institution: Göteborgs universitet - Biomedicin, inst för
Projekttitel (sv): Gener som styr bakteriell invasion och deras koppling till antibiotikaresistens i miljön
Projekttitel (eng): InSiDER – Invasion Success Determinants in bacteria and the Environmental Resistome
Värdhögskola: Göteborgs universitet
SCB-klassificering: Mikrobiologi, Bioinformatik och systembiologi, Mikrobiologi inom det medicinska området
Beviljat (SEK): Bidragsform   2017 2018 2019 2020    
  Mobil   758955 758955 758955 758955    
Beskrivning:
Antibiotika är fantastiska läkemedel som har gjort det möjligt att enkelt bota sjukdomar som tidigare ofta ledde till döden. Dessutom är operationer, cancervård och vård av för tidigt födda ofta direkt beroende av fungerande antibiotika. Tyvärr har de senaste 25 åren inneburit en snabb ökning av antibiotikaresistens – en utveckling som ser ut att gå allt snabbare. Resistensutvecklingen är 2000-talets hälsokris och antibiotikaresistenta bakterier beräknas orsaka 700 000 dödsfall varje år. WHO har kallat situationen en av de största utmaningarna för hela den moderna sjukvården. Antibiotika orsakar dock inte bara allt mer resistenta bakterier. De verkar också ha bidragit till aggressivare sjukdomsbakterier som lättare tränger sig in i och tar över (invaderar) de bakteriesamhällen som normalt lever i och på människokroppen. En sådan utveckling skulle innebära att vi i framtiden kommer möta ”super-bakterier” som inte bara är svåra eller omöjliga att behandla med antibiotika, utan också orsakar värre sjukdomar och sprider sig lättare.

Hur bra sjukdomsbakterier är på att invadera etablerade bakteriesamhällen styr till stor del om de kan orsaka infektioner. Vi vet dock väldigt lite om hur bakteriella invasioner går till och vilka gener som är viktiga för att en invasion ska lyckas. Vi vet inte heller vilka gener som styr om ett bakteriesamhälle kan hålla en ny bakterie borta. Det här projektet kommer att undersöka vilka gener som är viktiga för en lyckad invasion, och vilka gener som bidrar till att skydda etablerade bakteriesamhällen från invasioner av nykomlingar.

För att förstå dessa processer kommer vi undersöka ett förenklat bakteriesamhälle med bara tre olika arter. Dessa tre arter påverkar alla varandra och utgör en utmärkt modell för hur bakterier interagerar. De kommer att undersökas i ett försökssystem, där olika kombinationer av dem får etablera sig i rör fyllda av sand och näringsämnen, följt av att den bakterieart som inte var närvarande från början tillsätts (och försöker invadera). I var och en av de tre arterna har gener systematiskt slagits ut och markerats med en specifik DNA-kod. Alla dessa varianter med olika DNA-koder tillsätts till rören med sand. Genom att sekvensera DNA från sandrören och jämföra hur vanliga de specifika DNA-koderna är kan vi hitta gener som är viktiga för att lyckas invadera bakteriesamhället (eller undvika invasion).

För att undersöka effekten av antibiotika på invasioner kommer vi tillsätta låga doser av antibiotika som inte dödar (men stör) bakterierna. Genom att leta efter DNA-koder med förändrad förekomst när antibiotika har tillsats kan vi upptäcka gener som är särskilt viktiga för invasion i närvaro av antibiotika. Dessa gener kan t.ex. ge upphov till antibiotikaresistens eller vara möjliga mål för framtida behandling av bakterieinfektioner och kommer därför att undersökas närmare i uppföljningsstudier. Slutligen kommer vi att undersöka om resultaten från modellsamhället också gäller i riktiga bakteriesamhällen med tusentals arter. Här kommer vi använda jord med etablerade bakteriesamhällen och låta alla varianterna av våra modellorganismer invadera jordsamhällena.

Modellsystemet med sandrören och de ”muterade” bakteriearterna är utvecklat på Yale University i USA av Jo Handelsmans forskargrupp. Experimenten med bakteriesamhällena kommer att utföras på Yale och analysen av DNA-sekvenserna kommer att göras i Sverige i Joakim Larssons forskargrupp på Göteborgs Universitet. Larsson har lång erfarenhet av att studera vilka effekter låga antibiotikakoncentrationer har på bakteriesamhällen. Uppföljningsstudierna på intressanta gener kommer att utföras i Göteborg, i samarbete med Carl-Fredrik Flach.

Projektet kommer att bidra med viktig kunskap om mikrobiella invasionsprocesser och hur antibiotika förändrar interaktionerna mellan bakterier. Vi vill också upptäcka nya resistensfaktorer med tidigare okända mekanismer. Resultaten kommer bidra till bättre förutsägelser av effekterna av antibiotika i miljön, samt att stå bättre förberedda för framtida sjukdomsutmaningar. Resultaten kommer att kommuniceras via det nyligen inrättade Centrumet för AntibiotikaResistens-forskning (CARe) vid Göteborgs Universitet, för att snabbt nå relevanta mottagare. På samma sätt kommer det kontaktnät Jo Handelsman utvecklat under sina år som vetenskaplig rådgivare till president Obama utnyttjas för att sprida resultaten till relevanta institutioner i USA och resten av världen.