Реєстраційний номер
0525U000411, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор біологічних наук
Дата захисту
02-10-2025
Статус
Захищена
Назва роботи
Біотехнологічні і структурно-функціональні особливості і клінічні аспекти біоплівок грамнегативних бактерій.
Здобувач
Мошинець Олена Володимірівна, Кандидат біологічних наук
Консультант Кордюм Віталій Арнольдович
Опонент Костерін Сергій Олексійович
Опонент Сергєєва Тетяна Анатоліївна
Опонент Підгорський Валентин Степанович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут молекулярної біології і генетики Національної академії наук України
Опис
В роботі було проаналізовано структурну роль целюлози, мембранні везикули і білковий склад матриксу біоплівок P. fluorescens SBW25 WS, та досліджено роль целюлози в утворенні біоплівок диким ізолятом B. avium 197N. Окрім того, досліджено феноменологію оперонів бактеріальної целюлозосинтази (bcs, від bacterial cellulose synthase) у Proteobacteria.
Для дослідження важливого компоненту біоплівок грамнегативних бактерій амілоїдних фібрил було розроблено новий високочутливий зелений випромінюючий барвник AmyGreen, який було використано для візуалізації амілоїдних компонентів екзоклітинного матриксу в біоплівках E. coli, P. fluorescens SBW25 WS, K. pneumoniae, P. aeruginosa, B. avium і S. aureus.
Було комплексно досліджено патологічні біоплівки, що утворюються при пародонтиті. Було досліджено під’ясенний цитологічний (мікро) ландшафт при пародонтиті, з’ясовано роль езоклітинної ДНК (еДНК) та запропоновано концепцію ролі імунної еДНК господаря в запаленні при пародонтиті. Встановлено, що еДНК бактерій становить менше третини загальної еДНК в цитологічному ландшафті, а переважна кількість еДНК при пародонтиті вивільняється з нейтрофільних позаклітинних пасток.
Розуміння патогенетичної ролі біоплівок інфекційних ізолятів відкриває нові фармакологічні можливості для створення альтернативних терапевтичних протоколів, заснованих на антибіоплівковій терапії. На прикладі номінально стійкої до макролідів бактерії K. pneumoniae ATCC 10031 було продемонстровано антибіоплівкову ефективність азитроміцину та здатність підвищувати ефективність таргетного антибіотику метансульфонату колістину при біоплівкових інфекціях, спричинених K. pneumoniae, Ця синергетична дія також була підтверджена на колекції госпітальних полірезистентних ізолятів K. pneumoniae. Ця сама терапевтична комбінація азитроміцину і метансульфонату колістину була досліджена на розробленій модель рани in vitro. Азитроміцин було успішно використано у комплексній терапії пацієнта, хворого на септичний шок, спричинений множинною карбапенем-резистентною грамнегативною мікрофлорою.
Іншою стратегією протидії розвитку антимікробної резистентності є пошук нових антимікробних речовин методами біомедичної хімії і раціонального драг-дизайну. Втім треба пам’ятати, що специфічні інгібітори із антибактеріальними властивостями для обраних інфекційних штамів можуть мати неочікувані стимулюючі ефекти для інших патогенів. Проаналізовано нову антистафілококову речовину 2-(2-аміно-3-хлор-бензоїламіно)-бензойну кислоту, яка не впливала на розвиток біоплівки P. aeruginosa PA01, але стимулювала чотирикратний ріст біомаси біоплівки K. pneumoniae ATCC 10031.
Біоплівки є не тільки прямим патологічним фактором, а ще й опосередкованим через підтримання пулу генів антибіотикорезистентності. Саме через це вибір ефективних біоцидів, які використовуються в рутинній лікарняній практиці, повинен враховувати роль дезінфікуючих засобів у підтримці та розвитку місцевого резистому. Досліджено вплив різних біоцидів, зокрема, спиртів, перекису водню, сполук четвертинного амонію та полімерний біоцид полігексаметиленгуанідин гідрохлорид (PHMG-Cl) вивільнення еДНК із зрілих біоплівок двох опортуністичних модельних штамів P. aeruginosa ATCC 27853 і S. aureus ATCC 25923. Було виявлено, що PHMG-Cl зв’язується з високомолекулярною ДНК і плазмідною ДНК, інактивація еДНК на поверхнях продовжується навіть після 4 тижнів після обробки поверхні біоцидом. PHMG-Cl також ефективно інактивував еДНК у вигляді гену стійкості до антибіотиків, пов’язаного з біоплівкою, що було знайдено в еДНК полірезистентного штаму K. pneumoniae.
Утворення біоплівки, або мікрообростання, є основною стратегією бактерій для колонізації поверхні та може відбуватися на поверхні будь-якої природи, де присутні бактерії. Вплив на структуру біоплівки може бути ефективною стратегією зниження мікрообрастання поверхонь. Досліджено декілька шляхів модифікації матеріалів, зокрема, поліамід з полігексаметиленгуанідин 2-нафталінсульфонатом, алкідна фарба РР-115 із полімерним катіонним біоцидом 1-додецилпіридиній додецилбензолсульфонат (PyrC 12-DBS) і лазер-модифікована металева поверхні, які призводили до зниження мікрообрастання бактеріями S. aureus ATCC 25923 і P. aeruginosa PA01.
Втім, феномен біоплівок може також бути використано у створення нових агробіотехнологій. Сполуки почуття кворуму можуть представляти нові активні речовини, які можна застосовувати як праймери для насіння рослин для підвищення стійкості зернових культур до хвороботворних мікроорганізмів та абіотичного стресу та підвищення врожайності. Було досліджено позитивні ефекти гексаноїл гомосерин лактону (ГГЛ) на проростання насіння пшениці озимої Triticum aestivum L., розвиток рослин та їхню продуктивність на прикладі двох українських сортів пшениці озимої Володарка та Ятрань 60.
Дата реєстрації
2025-09-24
Додано/оновлено в НРАТ
2025-09-24 / 2026-07-01
