 |
Investigation and disruption of bacterial biofilms in the veterinary medicine
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
121346 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Jerzsele, Ákos |
| Title in Hungarian |
Az állatgyógyászati bakteriális biofilmek vizsgálata, károsításának lehetőségei |
| Title in English |
Investigation and disruption of bacterial biofilms in the veterinary medicine |
| Keywords in Hungarian |
biofilm, biofilmellenes anyag, állatgyógyászat |
| Keywords in English |
biofilm, antibiofilm agent, veterinary |
| Discipline |
| Epidemiology, veterinary microbiology (Council of Complex Environmental Sciences) | 60 % | | Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Animal health | | Zoonozes (Council of Complex Environmental Sciences) | 10 % |
|
| Panel |
Plant and animal breeding |
| Department or equivalent |
Department of Pharmacology and Toxicology (University of Veterinary Medicine Budapest) |
| Starting date |
2016-10-01 |
| Closing date |
2019-09-30 |
| Funding (in million HUF) |
15.090 |
| FTE (full time equivalent) |
2.10 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Kutatásunk 4 fő irányvonala a következő:
1. A biofilmképző kórokozók prevalenciájának meghatározása kérődzők tőgygyulladását, illetve társállatok bőrgyógyászati fertőzéseit okozó P. aeruginosa és Staphylococcus aureus és S. pseudintermedius törzseken
A vizsgálatnak ebben a szakaszában közegészségügyi szempontból fontos fertőzésekből izolált baktériumokat vizsgálunk. Elsősorban kérődzők tőgygyulladásaiból, továbbá társállatok bőrgyógyászati fertőzéseiből izolált kórokozók esetében vizsgáljuk a biofilmképző képességük arányát (microtiter plate módszer, Alamar Blue assay, kongóvörös festés, l. angol nyelvű kísérleti terv).
2. Különböző quorum sensing- és biofilm-asszociált gének jelenlétének, illetve a biofilm antibiotikum-érzékenységének összefüggés-vizsgálata
Ezzel a vizsgálattal arra a kérdésre próbálunk választ találni, hogy bizonyos gének jelenléte megnöveli-e egy adott (vagy az összes) antibiotikummal szembeni érzékenységet. Kérdés továbbá, hogy ilyen genetikai módszerekkel meg tudjuk-e becsülni a bakteriális biofilm antibiotikum-érzékenységét. Az in vitro tesztek ugyanis a baktériumok planktonikus formáit vizsgálják, így in vivo nem alkalmasak az érzékenység előrejelzésére.
3. Staphylococcusok és P. aeruginosa biofilmek károsítására alkalmas hatóanyagok keresése
4. Szinergizmus-vizsgálatok bizonyos biofilm-ellenes anyagok (3. pont) és antibiotikumok, illetve dezinficiensek között
Összefoglalva, fő célunk a biofilmekkel kapcsolatos diagnosztikai lehetőségek bővítése, valamint az antibiotikumok hatékonyságának növelése, így közvetve használatuk csökkentése.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A kutatás alapkérdése, hogy milyen gyakran fordulnak elő az állatgyógyászatban biofilmképző baktériumok, illetve, hogy a biofilmképzés hogyan befolyásolja egyes baktériumok túlélőképességét, különös tekintettel az antibiotikummal és fertőtlenítőszerekkel szembeni érzékenységüket. További fontos kérdés, hogy következtethetünk-e bizonyos gének jelenlétéből a biofilm antibiotikum-érzékenységére. Ha a fenti kérdésekre választ adunk, akkor meg kell fontolnunk az in vitro érzékenységi vizsgálatok gyakorlatban való alkalmazhatóságát, ugyanis ezeknél a vizsgálatoknál kizárólag planktonikus formákat vizsgálunk.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kutatásban elért eredmények az állatorvosi klinikai gyakorlatban hasznosítható információkkal szolgálhatnak. Az állatorvoslás és a humán gyógyászat között nagy különbség, hogy előbbinél a biofilmek elsősorban helyi elváltozásokban (pl. mastitis, otitis, dermatitis) játszanak fontos szerepet, ezért az esetlegesen hatékonynak bizonyuló biofilmellenes anyagok szisztémás toxicitása kevéssé jelentős, mint a huám orvoslásban, hiszen helyi kezelésekkel is károsíthatók lesznek a bakteriális biofilmek.
A kísérletsorozatban talált hatékony szerek elősegíthetik az antibiotikum-használat csökkentését, így a rezisztencia terjedése is visszaszorítható. Mind a rezisztencia csökkentése, mind a kórokozó bakteriális biofilmek hatékony károsítása (tejben, társállatok bőrén) közegészségügyi szereppel is bír.
Jelen téma állatgyógyászati vonalon alig vizsgált. Hazai vizsgálója a témának tudomásunk szerint nincs, nemzetközi szinten is évente minimális számú publikáció jelenik meg a témában. A pályázat erőssége ezeknek a "fehér foltok"-nak a feltárása, és a közegészségügyi szempontból fontos baktériumok, illetve antibiotikumok visszaszorítása.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A baktériumok és gombák által képzett biofilmek olyan közösségek, melyekben a kórokozók egy őket körülvevő mátrixba ágyazottan foglalnak helyet. A biofilmekben a kórokozók érzékenysége a legtöbb környezeti tényezőre, így az antibiotikumokra is jelentősen csökken. Vizsgálatunkban a háziállatokban (kérődzők, társállatok) gyakran előforduló baktériumok biofilmképzésének gyakoriságát vizsgáljuk (pl. tőgyben, bőrön), hiszen ezek közvetlen kapcsolatban lehetnek a fogyasztóval, illetve az állat tulajdonosával. Kísérletsorozatunkban olyan anyagokat keresünk, melyekkel a biofilmek károsíthatók, elpusztíthatok. Ezeknek az anyagoknak a felhasználásával szeretnénk elősegíteni az antibiotikumok hatását, illetve csökkenteni ennek a fontos gyógyszer-csoportnak a felhasználását, így következményesen a bakteriális rezisztencia terjedését. A téma közegészségügyi vonatkozása tehát jelentős, vizsgálataink egyik fő közvetett célja az állatokkal, illetve az állati termékekkel kapcsolatba kerülő emberek egészségének megőrzése.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
There are 4 main goals and phases of our study.
1. Determination of the prevalence of biofilm production in P. aeruginosa and staphylococci isolated from
bovine mastitis and companion animal dermatological cases.
In this phase of the study bacteria of public health significance are collected and investigated. Bacteria will be isolated primarily from skin, ear and milk samples, and their biofilm producing capabilities are described (microtiter plate assay, Alamar Blue assay, Congo Red method etc.)
2. Investigation of correlation between different quorum sensing and biofilm related genes and antibiotic
resistance pattern – finding a possible way to predict in vivo susceptibility of bacteria
In this phase we would like to reveal whether the presence of certain biofilm associated genes can decrease susceptibility to certain (or all) antibiotics. A further question, whether this analysis is able to predict antibiotic sensitivity of biofilms, remains to be clarified. Namely, in vitro studies only determine the sensitivity of planktonic forms, thus do not reflect in vivo efficacy.
3. Searching for substances able to prevent or disrupt P. aeruginosa and staphylococcal biofilms
4. Evaluating synergy between antimicrobial agents, disinfectants and anti-biofilm agents
In summary, our primary goals are to extend diagnostic possibilities regarding bacterial biofilms, help to reduce antibiotic consumption and thus indirecty, prevent the spread of antibiotic resistance.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The primary aim of this research is to determine the prevalence of biofilm production among P. aeruginosa and staphylococci of animal origin, and to find active substances that disrupt bacterial biofilms, and can
potentially be put to use in the treatment of veterinary infections (e.g. mastitis, dermatitis, otitis) that might
have significant public health risks. Finding synergistic antibiofilm-antibiotic combinations could contribute
to the combat against multiresistant pathogenic bacteria. Additionally, investigation of correlation between certain biofilm associated genes and antimicrobial susceptibility is one goal of the study, which can then be utilized to predict in vivo susceptibility of these bacteria.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Our results can provide effective, nontoxic antibiofilm substances that might help veterinarians combat
biofilms more effectively. An important difference between the human and veterinary medicine, that biofilms in animals can be accessed via topical therapy (e.g. mastitis, dermatitis, otitis), thereby toxicity is less of an issue. Finding synergistic combinations with antibiotics will be useful in eradicating
biofilms from mastitis (food chain significance) and dermatological cases (direct owner contact). Most
importantly, with the utilization of these active agents and combinations, antibiotic consumption might be
decreased, which can have a great impact on public health. Long term, this can lead to decreased levels of
drug residues and bacterial burden in foodstuff for human consumption, and play a role in preventing antibiotic resistance.
At the present time this topic is widely open to explore, as veterinary biofilm research has just started. National publications are not present, and international articles have only appeared in the last some years. The strength of this project is to unveil these unexplored areas, which can help us to fight bacteria more effectively and decrease antibiotic usage.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Biofilms are microorganism communities, in which bacteria and fungi are embedded in a matrix, surrounding and protecting them. The sensitivity of these pathogens is significantly reduced against environmental factors, including antibiotics. In our study, the prevalence of biofilm producing bacteria is analyzed in domestic animals (ruminants, companion animals), especially on those areas that might come in direct or indirect contact of humans (skin, ear, udder) as owners or consumers.
In the course of this study such substances are planned to be revealed, that might help us to disrupt or destroy bacterial biofilms.
With the utilization of these substances we can enhance the effectivity of antibibiotics, and decrease the consumption of these critically important drugs, thereby decreasing the spread bacterial resistance.
The public health relation of this project is significant, as our indirect goal is to maintain the health of humans coming in contact with animals or animal products.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
