Epidemiology, veterinary microbiology (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research)
Participants
Bekő, Katinka Dán, Ádám Erdélyi, Károly Felde, Orsolya Görföly-Sulyok, Kinga Mária Grózner, Dénes Gyuranecz, Miklós Kovács, Áron Botond Lőrincz, Márta
Starting date
2017-11-01
Closing date
2021-03-31
Funding (in million HUF)
24.073
FTE (full time equivalent)
7.07
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A Mycoplasma gallisepticum és M. synoviae világszerte elterjedt, a baromfiállományokban komoly gazdasági károkat okozó baktériumok. Ennek ellenére e megbetegedések kórfejlődésének molekuláris háttere kevéssé ismert. A mycoplasmosisok elleni védekezés alapjai a mentesítést követő megelőzés, vakcinázás és a gyógyszeres kezelés. Élő, gyengített vakcinák forgalomban vannak M. synoviae és M. gallisepticum ellen is, de ezek attenuációjáról korlátozottak az ismeretek. Egyre gyakoribb az antibiotikum rezisztens Mycoplasma törzsek előfordulása, amivel együtt nő az igény új antimikrobiális stratégiák kidolgozására. Célunk a virulenciával kapcsolatos ismeretek bővítésével a madár mycoplasmosis elleni védekezés lehetőségeinek fejlesztése. Virulens és attenuált M. gallisepticum és M. synoviae törzsek teljes genom szekvenciáinak elemzése alapján olyan géneket azonosítunk, melyek feltehetően a virulenciáért felelősek. A kiválasztott gének hatását célzott inaktiválásukkal vizsgáljuk in vitro fertőzési kísérletekben. A módszer alkalmazása későbbi genetikai tanulmányok esetében is hasznos lehet. Azonosítjuk és elemezzük a két faj vakcináinak attenuációjáért felelős géneket, ami hozzájárulhat új vakcinák fejlesztéséhez és a meglévő vakcinák használatának ellenőrzéséhez. Meghatározunk a két fajban közös, virulenciát befolyásoló géneket is, melyek szintén elősegíthetik a vakcina fejlesztéseket. Ezek a faktorok célpontul szolgálhatnak új baktérium ellenes készítmények, ún. antivirulencia gyógyszerek elkészítésében is. A több fajban is előforduló virulencia faktorokat célzó gyógyszerek költséghatékony lehetőséget nyújthatnak a madár mycoplasmák okozta fertőzések megelőzésére és kezelésére.
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. Mely gének okozhatják az MS-H és MS1 M. synoviae vakcina törzsek attenuációját? Mely gének okozhatják az F, ts11 és 6/85 M. gallisepticum vakcina törzsek attenuációját? Melyek azok a virulenciát befolyásoló gének, amik a M. synoviae és M. gallisepticum fajokban egyaránt előfordulnak? Használható-e a célzott gén inaktiválás egyes gének hatásának vizsgálatára madár Mycoplasma fajok esetében? Mely géneknek van szerepe a sejt adhézióban, illetve a sejtek inváziójában? Mely gének járulnak hozzá a madár Mycoplasma fajok sejtkárosító hatásához? Melyek azok a virulenciáért felelős gének, amik alkalmasak lehetnek új vakcinák vagy antivirulencia gyógyszerek fejlesztését elősegíteni?
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 M. gallisepticum és M. synoviae fertőzések jelentős gazdasági károkat okoznak a baromfiállományokban, ennek ellenére a fertőzések fennmaradásának, krónikussá válásának és terjedésének molekuláris háttere kevéssé ismert. Vizsgálataink során meghatározzuk 34 M. gallisepticum klinikai izolátum teljes genom szekvenciáját. Elemezzük virulens és attenuált M. gallisepticum és M. synoviae törzsek teljes genom szekvenciáit, hogy alapadatokat szolgáltassunk a vizsgált fajok virulenciáját befolyásoló genetikai tényezőkről. Azonosítjuk a virulenciát feltételezhetően befolyásoló géneket, és in vitro vizsgáljuk hatásukat a törzsek fertőzőképességében. A feltételezhetően virulenciáért felelős gének célzott inaktiválására olyan módszert alkalmazunk, mely későbbi kutatások számára is hasznos lehet. A módszer segítségével vizsgálható egyes mutációk, gének vagy vélt szabályozó rendszerek hatásai például az antibiotikum rezisztenciában, kórfejlődésben, vagy a túlélőképességben. Meghatározzuk a vakcina törzsek attenuációjáért felelős géneket, ami hozzájárulhat a meglévő vakcinák használatának ellenőrzéséhez, valamint új vakcinák kifejlesztéséhez. Meghatározunk olyan virulencia faktorokat, amik mindkét Mycoplasma fajban előfordulnak. Az azonosított virulencia faktorok a vakcina és az antivirulencia gyógyszerek készítésében is hasznosak lehetnek. A virulencia faktorokat célzottan gátló készítmények megakadályozhatják a kórokozók gazdán belüli terjedését és segíthetik a gazda immunrendszerét a kórokozók felismerésében. Az antivirulencia gyógyszerek a baromfi mycoplasmosis megelőzésére és kezelésére is alkalmasak lehetnek azáltal, hogy friss fertőződés esetén gátolják a kórokozók megtelepedését, illetve támogatják a gazda immunrendszerét a sejteken belül túlélő kórokozók eliminálásában. Költséghatékony megoldást jelenthetnek a baromfi mycoplasmosis elleni védekezésben azok az antivirulencia gyógyszerek, melyek mindkét Mycoplasma fajban előforduló virulencia faktorokat gátolnak. Az élelmiszertermelő állatok kezelése ezekkel a gyógyszerekkel alkalmas lehet a humán gyógyászat számára is fontos antibiotikumok használatának visszaszorítására, illetve segíthet megelőzni a kritikus antibiotikumok elleni rezisztencia gyors kialakulását.
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 baromfiállományokban világszerte elterjedt Mycoplasma gallisepticum és M. synoviae baktériumok gazdasági szempontból fontos kórokozók. A fertőzések folyamatának ismerete alapvető az ellenük folyó védekezésben, azonban a mycoplasmák esetében erről kevés az információ. A mycoplasmák okozta fertőzések elleni védekezés egyik módja a vakcinázás. A M. synoviae és M. gallisepticum esetében a forgalomban lévő élő, gyengített vakcinák molekuláris tulajdonságai kevéssé ismertek. A mycoplasmás fertőzések kezelésére használt antibiotikumokkal szemben pedig nő a baktériumok rezisztenciája, így szükség lenne új antimikrobiális stratégiák kidolgozására. A vizsgálataink fő célja olyan faktorok meghatározása, melyek elősegíthetik a madár mycoplasmosisok elleni célzott védekezés fejlesztését. Ehhez elemezzük a M. gallisepticum és M. synoviae génkészletét és kiválasztunk olyan géneket, melyeknek szerepe lehet a fertőzőképességben. A kiválasztott gének hatásának vizsgálatára egy olyan módszer használatát vezetjük be, ami későbbi genetikai tanulmányok esetében is hasznos lehet. Meghatározzuk a két faj vakcináinak gyengített fertőzőképességéért felelős géneket, illetve a mindkét fajban előforduló, fertőzőképességért felelős géneket. Mindez hozzájárulhat új vakcinák fejlesztéséhez és a meglévő vakcinák használatának ellenőrzéséhez. A vizsgálataink során azonosított faktorok célpontul szolgálhatnak új, költséghatékony baktérium ellenes készítmények, ún. antivirulencia gyógyszerek elkészítésében is. Az antivirulencia gyógyszerek alkalmazása a haszonállatokban segíthet megelőzni a humán gyógyászatban kritikus antibiotikumok elleni rezisztencia gyors kialakulását.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Mycoplasma gallisepticum and M. synoviae are economically important bacteria infecting poultry worldwide; however, information about the molecular basis of their pathogenesis is limited. Control of Mycoplasma infections consists of eradication and prevention, vaccination or medication. Live vaccine strains are available against M. synoviae and M. gallisepticum, but information about the mechanisms of their attenuation is limited. The increasing number of antibiotic resistant Mycoplasma strains demands new antimicrobial strategies. The main aim of the present project is to provide essential data about the virulence for the improvement of the control of avian mycoplasmosis. Putative virulence-related genes will be identified by the analysis of whole genome sequences of M. gallisepticum and M. synoviae virulent and attenuated strains. Targeted gene disruption will be introduced for the analysis of the effect of selected genes in in vitro experimental infections. This method will also promote future genetic studies. Genes responsible for the attenuation of vaccine strains of the two species will be identified and analyzed to provide basic and essential information for vaccine development and the control of vaccine usage. Virulence factors shared by the two avian Mycoplasma species will be explored and analyzed to enable the development of new vaccines and a new antibacterial approach, the use of antivirulence drugs against avian mycoplasmosis. The determined common virulence factors of the two species may serve as potential targets for cost-effective antivirulence drugs suitable for both preventing and treating mycoplasmosis in poultry.
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. Which genes can be responsible for the attenuation of the M. synoviae MS-H and MS1 vaccine strains? Which genes can be responsible for the attenuation of the M. gallisepticum ts11, F and 6/85 vaccine strains? Which are the common virulence-related genes in M. synoviae and M. gallisepticum? Is it possible to examine the effect of selected genes by targeted gene inactivation in avian Mycoplasma species? Which genes are responsible for the cell adherence and cell invasion? Which genes are associated with the cytopathogenic effect of avian Mycoplasma species? Which virulence-related genes have potential to be used as targets for the development of vaccines or antivirulence drugs?
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. Mycoplasma gallisepticum and M. synoviae infections generate significant economic losses in the poultry industry; however information about the molecular mechanisms of their persistence, chronicity and disease spread is limited. The whole genome of 34 M. gallisepticum clinical isolates will be sequenced. The comparative analysis of the whole genome sequences of virulent and attenuated strains of M. gallisepticum and M. synoviae will be performed. Essential data will be presented about the genetic basis of the virulence of these species. Putative virulence factors will be identified and submitted for in vitro pathogenicity experiments. The method introduced for the targeted disruption of the selected virulence-related genes will also promote future examinations of the function and effect of certain mutations, genes or putative regulatory signals (e.g. examining antibiotic resistance, pathogenesis, survival in the environment). Virulence factors responsible for the attenuation in vaccine strains will be determined. Understanding the attenuation mechanisms of the strains enables the vigilance of the existing vaccines and promotes the development of new vaccine candidates. Virulence factors shared by M. gallisepticum and M. synoviae will be determined. The identified virulence factors can serve as potential targets for vaccines or antivirulence drugs. Specific inhibitors of the virulence factors are able to hinder the spread of the bacteria in the host by disarming the pathogens and disposing them to the immune system. Antivirulence drugs may provide protection against new infections by inhibiting colonization; and against chronic infections by clearing persistent bacteria from the host cells, contributing in the prevention and treatment of mycoplasmosis in poultry. Introducing the use of antivirulence drugs effective against virulence factors shared by M. gallisepticum and M. synoviae in food producing animals may provide cost-effective replacement of the antimicrobials which have potential in human medicine and may also prevent rapid development of resistance against these antibiotics.
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. Mycoplasma gallisepticum and M. synoviae are economically important bacteria infecting poultry worldwide. However, knowledge on the mechanisms of infection, a field important in the control of these species is scarce. Vaccination is a viable option for the control of mycoplasmosis, but the molecular characteristics of the commercially available M. synoviae and M. gallisepticum live, attenuated vaccines are largely unknown. Moreover, the increasing resistance of the bacteria to the antibiotics usually applied for the treatment of mycoplasmsosis demands new antimicrobial strategies. The main aim of the present project is to determine factors which may help to improve the targeted control of avian mycoplasmosis. Therefore, we will analyze the genome of M. gallisepticum and M. synoviae and putative virulence-related genes will be selected. The method introduced for the analysis of the effect on the pathogenicity of the selected genes will also facilitate future genetic studies. Factors responsible for the attenuation of vaccine strains of the two species, and virulence-related genes common in the two species will be determined to provide basic and essential information for vaccine development and the control of vaccine usage. Virulence factors identified in the project may also serve as targets for a new, cost-effective antibacterial approach, the use of antivirulence drugs. The introduction of the use of antivirulence drugs in food producing animals promotes the prevention of the rapid evolution of resistance to antibiotics which are important in human medicine as well.
