Toleranssiseulonta Mycobacterium marinum mutanttikirjastosta

Abstract

Mykobakteerit ovat monipuolinen lajikirjo bakteereita ja niiden aiheuttamat infektiot ovat usein kroonisia ja vaativat pitkäkestoista antibioottihoitoa. Mykobakteereista tunnetuin, Mycobacterium tuberculosis aiheuttaa tuberkuloosia, johon kuolee vuosittain yli miljoona ihmistä. Tutkimusten mukaan keskeisin tuberkuloosin hoidon haastavuutta lisäävä tekijä on mykobakteereiden kyky muodostaa antibiooteille tolerantteja biofilmejä. Biofilmeissä bakteeripopulaatiot elävät itse ympärilleen erittämänsä solunulkoisen matriksin sisällä, mikä ehkäisee ympäristön stressitekijöiden, mukaan lukien antibioottien vaikutuksia bakteereihin. Biofilmin muodostuessa bakteerit muodostavat pesäkkeitä, joilla on tietynlaiset morfologiset ominaisuudet, jotka määräytyvät pitkälti biofilmin rakenteen ja koostumuksen perusteella. Geneettiset muutokset biofilmin muodostumiseen vaikuttavissa tekijöissä, voivat aiheuttaa morfologista vaihtelua bakteeripopulaatioon. Ympäristön mykobakteereihin kuuluva Mycobacterium marinum on seeprakalan luonnollinen patogeeni, joka soveltuu tuberkuloosin tutkimukseen, sillä se on samankaltainen M. tuberculosiksen kanssa.

Tämän työn tarkoituksena on tutkia mutanttikirjaston avulla M. marinumin morfologisia variantteja ja biofilmin muodostusta antibioottitoleranssin aiheuttajana. Biofilmien muodostumiseen vaikuttavia mekanismeja sekä mykobakteereiden genomin toimintaa tunnetaan edelleen huonosti, joten transposonimutanttikirjastojen avulla voidaan saada hyödyllistä tietoa geenien toiminnasta. Seulomalla M. marinumin transposonimutanttikirjastoa havaittiin vaihtelua pesäkkeiden morfologiassa ja kyettiin tunnistamaan kirjallisuudessa esitettyjä mykobakteeripesäkkeiden morfologisia variantteja myös M. marinumilla. On todennäköistä, että mutanttien välisten morfologisten erojen taustalla on muutoksia biofilmin muodostumisprosessissa. Morfologisten varianttien välillä saattaa esiintyä eroja myös bakteereiden fysiologisissa ominaisuuksissa, kuten antibioottitoleranssissa, johon biofilmin rakenne ja koostumus keskeisesti vaikuttavat. Pesäkemorfologialtaan poikkeavien mutanttien antibioottitoleranssia rifampisiinia vastaan tutkittiin mittaamalla bakteereiden elinkelpoisuutta tietyllä ajanjaksolla. Valittujen mutanttien toleranssista ei löydetty villityyppiin verrattuna tilastollisesti merkitseviä eroja, mutta yhteneväisyksiä pesäkemorfologian ja muuttuneen toleranssin välillä on kuitenkin löydetty tutkimusryhmän vastaavissa mittauksissa. Tutkimusta voidaan jatkaa tekemällä lisää tutkimuksia tässä työssä seulotuille mutanteille ja pyrkiä löytämään yhteneväisyyksiä morfologisten ominaisuuksien ja muuttuneen antibioottitoleranssin välille. Tavoitteena on tunnistaa antibioottitoleranssin syntyyn vaikuttavia geneettisiä tekijöitä, joita voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää lääkekehityksessä ja tehokkaamman hoidon kehittämisessä tuberkuloosia vastaan.