Povečanje učinkovitosti protimikrobnih snovi z elektroporacijo (2023-2026) |
| Vodja: | prof. dr. Tadej Kotnik, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko |
| Partner: | UL Biotehniška fakulteta & Institut “Jožef Stefan” |
| Financiranje: | ARIS – Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije |
| Šifra: | J2-50064 |
Projekt financira Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS).
- Članica Univerze v Ljubljani
- Šifra
- J2-50064
- Naziv projekta
- Povečanje učinkovitosti protimikrobnih snovi z elektroporacijo
- Obdobje
- 1.10.2023 - 30.09.2026
- Letni obseg
- 1,19 FTE
- Vodja
- Veda
- Tehnika - Sistemi in kibernetika
- Sodelujoče RO
- Vsebinski opis projekta
Odpornost mikroorganizmov proti uveljavljenim antibiotikom predstavlja vse večjo globalno grožnjo zdravju ljudi, povezano z vse večjimi obolevnostjo, smrtnostjo, dolgotrajnostjo bolnišničnega zdravljenja in stroški zdravstvene oskrbe. Kronične bakterijske bolezni lahko tudi pomembno poslabšajo izid sočasnih virusnih okužb – tudi COVID-19. Zato sta iskanje alternativnih učinkovin in razvoj kombiniranih pristopov z več različnimi principi delovanja in tarčami ključna za boj proti nalezljivim boleznim v »post-antibiotični dobi«.
Med najobetavnejšimi metodami za kombinirane pristope je elektroporacija, pri kateri z izpostavitvijo mikroorganizmov kratkim visokonapetostnim pulzom permeabiliziramo njihove membrane in s tem omogočimo vnos snovi – tudi antibiotikov in alternativnih protimikrobnih učinkovin. Elektroporacija je ponovljiva in jo je mogoče optimizirati z izbiro parametrov pulzov, zaradi fizikalne narave njenega osnovnega mehanizma (nastanka por v lipidnem dvosloju membrane) pa mikroorganizmi proti njej ne morejo razviti odpornosti.
Dozdajšnje raziskave kombinirane uporabe protimikrobnih učinkovin z elektroporacijo so nakazale povečano inhibicijo mikroorganizmov, a sistematično ovrednotenje tega sinergijskega učinka – kvalitativne in kvantitativne odvisnosti od sestave bakterijske membrane, tipa in tarče protimikrobne snovi ter mehanizma odpornosti – še ni bilo narejeno. To pa je nujno za širše razumevanje in s tem večjo prepoznavnost elektroporacije kot uporabnega pristopa za povečanje protimikrobne učinkovitosti, še posebej pa za varno implementacijo tega pristopa v praksi. V tem projektu poskušamo sistematično ovrednotiti ta sinergijski učinek v odvisnosti od (i) sestave bakterijske ovojnice (gramnegativne (G–) / grampozitivne (G+) bakterije), (ii) odpornosti / neodpornosti seva, (iii) znotrajcelične tarče protimikrobne snovi, (iv) mehanizma odpornosti bakterij nanjo in (v) primerjave konvencionalnih antibiotikov / alternativnih protimikrobnih učinkovin.- Sestava projektne skupine
- Faze projekta in njihova realizacija
Projekt je sestavljen iz 5 delovnih sklopov s skupaj 12 nalogami, ki bodo dale 9 rezultatov. Najprej se bomo osredotočili na 5 reprezentativnih antibiotikov ter jih preučevali samostojno in v kombinaciji z elektroporacijo na 8 reprezentativnih bakterijah (4 G– in 4 G+), nato pa bomo študijo razširili še na 5 reprezentativnih netoksičnih alternativnih protimikrobnih učinkovin. Ekipa organizacije prijaviteljice (Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani) pod vodstvom prof. dr. Tadeja Kotnika in prof. dr. Damijana Miklavčiča je med svetovno vodilnimi pri raziskovanju elektroporacije membran, ekipi z Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani (vodja izr. prof. dr. Anja Klančnik) in Inštituta Jožef Stefan (vodja viš. znan. sod. dr. Jerica Sabotič) pa imata komplementarna znanja o odpornosti bakterij in alternativnih protimikrobnih učinkovinah, kar zagotavlja ustrezno interdisciplinarnost skupine za uspešno realizacijo vseh ciljev projekta. V predlogu podrobno razčlenimo tudi oceno tveganj projekta ter ukrepe za njihovo odpravo oziroma zmanjšanje.
Raziskovalci so že združili svoje moči v manjši študiji (Lovšin et al., Front Microbiol 12:722232, 2021), s katero so pokazali, da je potenciacija pri minimalni inhibitorni koncentraciji močnejša za ampicilin (tarča: sinteza celične stene) kot za ciprofloksacin (podvajanje DNA) in tetraciklin (sinteza proteinov). To izkazuje primernost pristopa in izvedljivost, a tu predlagana širša sistematična študija terja večji obseg dela in namensko financiranje.
Rezultati projekta bodo tvorili osnovo za sistematično in učinkovito kombiniranje protimikrobnih učinkovin z elektroporacijo, za inaktivacijo tako grampozitivnih kot gramnegativnih bakterij pri nižjih koncentracijah antibiotikov (ali celo z netoksičnimi alternativnimi protimikrobnimi učinkovinami) ter pri nižji amplitudi in/ali številu električnih pulzov, z zmanjšanim vplivom na okolje in nižjimi stroški učinkovitega omejevanja bakterij, še posebej v kontaminiranih vodah.- Bibliografske reference