Vallankumouksellinen tutkimus: Näin voimme voittaa vaaralliset biofilmit!

Vallankumouksellinen tutkimus: Näin voimme voittaa vaaralliset biofilmit!

Heinrich Heinen yliopiston Düsseldorfin (HHU) tuore raportti osoittaa, kuinka biofilmien muodossa olevat bakteerit voivat muodostaa vakavan uhan terveydelle. Nämä biofilmit, jotka sisältävät kokoelmia bakteereja ja mikro-organismeja, eivät ole vain kestäviä, vaan ne voivat myös sisältää sitä, mikä tekee niistä mahdollisia taudinvektoreita. Erityisen huolestuttava on Pseudomonas aeruginosa -bakteeri, joka on vastuussa erilaisista infektioista, kuten keuhkokuumeesta, virtsatietulehduksista ja aivokalvontulehduksesta, ja jota pidetään merkittävänä sairaalapatogeenina. HHU kertoo, että….

Kattavassa tutkimusprojektissa HHU:n kemistit yhteistyössä Münchenin ja Groningenin kollegoiden kanssa tutkivat P. aeruginosan biofilmin muodostukselle ratkaisevan tärkeän polysakkaridin "Pel" vientiä. Nämä tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä. PelBC-vientikompleksi, olennainen rakenne, on viimeinen vaihe bakteerisolussa ennen kuin Pel:n vapautuminen muodostaa biofilmimatriisin. Kryoelektronimikroskoopilla analysoitiin tämän koneiston aiemmin tuntematon rakenne ja dynamiikka.

Polysakkaridien rooli

Pseudomonas aeruginosa tuottaa vähintään kolmea erilaista solunulkoista polysakkaridia, mukaan lukien Pel, Psl ja alginaatti, jotka kaikki ovat tärkeitä biofilmin kehitykselle. Tutkimus osoittaa, että ei-mukoidimuunnokset voivat käyttää joko Pel:tä tai Psl:ää ensisijaisena rakenteellisena polysakkaridina. Mutaatioanalyysit korostivat, että Psl on ratkaisevan tärkeä pintakiinnityksessä useimmissa isolaateissa, kun taas Pelistä tulee merkittävästi tärkeä biofilmin muodostumisen myöhemmissä vaiheissa. {' PMC kertoo, että… ‘}

Tutkijat luokittelivat bakteerikannat neljään ryhmään niiden Pel:n ja Psl:n toiminnallisten ja ilmentymisprofiilien perusteella. Tätä luokittelua käytettiin ymmärtämään, kuinka eri kannat voivat ylläpitää biofilmin muodostumista eksopolysakkaridigeenien mutaatioista huolimatta. Erityisesti tutkimukset osoittavat, että Pelin ja Psl:n liiallinen tuotanto voi edustaa selviytymisstrategiaa muuttuvissa ympäristöissä.

Biofilmien vaarat

Biofilmit ovat valtava haaste terapeuttisille interventioille. Niiden rakenne tekee niistä huomattavasti vastustuskykyisempiä mikrobilääkkeille verrattuna planktonisoluihin. Tämä johtaa usein kroonisiin infektioihin ja terapeuttisiin aineisiin, jotka epäonnistuvat. Pseudomonas-infektoituneiden potilaiden sairastuvuus ja kuolleisuus vaihtelevat 20 ja 60 prosentin välillä erityisesti monilääkeresistenttien kantojen osalta. Tällaisten infektioiden riskitekijöitä ovat rakenteellinen keuhkosairaus, hematologiset kasvaimet ja viimeaikainen antibioottien käyttö.

Tulevaisuuden tutkimuksen ei pitäisi vain tuoda lisävalaistusta Pel-ekspressiokompleksin mekanismeihin, vaan myös Pelin ja muiden Pelin synteesiin osallistuvien proteiinikompleksien väliseen vuorovaikutukseen. Meneillään olevien tutkimusten kohteena ovat myös strategiat biofilmeihin perustuvien infektioiden torjumiseksi, kuten quorum-sensing -järjestelmien estäminen ja uusien antimikrobisten peptidien kehittäminen. PMC korostaa, että…