Akronim:

J3-70145

Oddelek:

Oddelek za mikrobiologijo

Tip projekta:

ARIS

Vrsta projekta:

Temeljni

Vloga na projektu:

Partner

Financiranje:

ARIS

Trajanje:

01.03.2026 - 28.02.2029

Vrednost projekta skupaj:

1,66 FTE

Vodilni partner

Univerzitetni klinični center Ljubljana (UKC)

Vodja projekta na BF:

Stopar David

Sodelujoče RO 

  • 312 - Univerzitetni klinični center Ljubljana / University Medical Centre Ljubljana
  •  381 - Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta / University of Ljubljana, Faculty of Medicine
  •  481 - Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta / University of Ljubljana, Biotechnical Faculty

 

Vsebinski opis projekta 

Biofilmi so kompleksne, organizirane mikrobne kolonije v samoproizvedenem ekstracelularnem matriksu polimernih snovi (EPS), ki vsebuje beljakovine, polisaharide in bakterijsko eDNA v različnih razmerjih. Biofilmi na zobeh lahko povzročajo parodontitis, zlasti biofilmi ob robu dlesni in v subgingivalnih prostorih obzobnih žepkov. Ni še jasno, kako se značilnosti od EPS-odvisnih lastnosti biofilma spreminjajo skozi prehod od simbioze (zdravja) do disbioze (parodontitisa) in kako te spremembe vplivajo na zdravljenje. Naše prve ugotovitve kažejo, da so disbiotični biofilmi bolj lepljivi in ​​jih je težje odstraniti kot zdrave simbiotične biofilme. Sistematična preiskava viskoelastičnih lastnosti subgingivalnega biofilma bi lahko izboljšala obvladovanje parodontalne bolezni, zlasti če bi lahko spremenili njegove reološke lastnosti.

Namen projekta je (1) identificirati ključne mikrobne vrste in sestavo zunajceličnih polimernih snovi (EPS), povezanih s prehodom iz reologije simbiotičnega v disbiotični biofilm, (2) določiti klinično pomembne mehanske lastnosti disbiotičnih biofilmov, ki so bistvenega pomena za odstranitev in ponovno kolonizacijo, in (3) spremeniti lepljivost biofilma z izbranimi površinsko aktivnimi snovmi in emulgatorji.

Ex vivo simbiotični in disbiotični biofilmi iz obolelih in zdravih območij istega pacienta bodo uporabljeni za oceno viskoelastičnih značilnosti biofilmov ter določitev komponent matriksa in vrst bakterij, odgovornih za lepljivost disbiotičnega biofilma. Viskoelastičnost biofilma bo definirana s funkcijami materiala. Linearne viskoelastične mehanske lastnosti simbiotskih in disbiotičnih biofilmov bodo določene s pomočjo krivulj viskoznosti, ki kažejo obnašanje ob spremembah amplitude in frekvence viskoelastičnih parametrov, relaksacije in testov lezenja. Mikrobno skupnost bomo profilirali z metodo NGS 16S rRNA, z dPCR pa bomo določil celotno mikrobno obremenitev. Preučili bomo, kako so reološki izidi povezani s parametri mikrobioma, kot so bogastvo vrst, alfa in beta raznolikost ter subgingivalnim mikrobnim disbioznim indeksom (SMDI).

V drugem delu bomo posnemali simbiotske ali disbiotične subgingivalne biofilme, značilne za parodontitis, z uporabo in vitro modelov iz 14 bakterijskih vrst, vključno z začetnimi kolonizatorji, jedrnimi vrstami in patobiontnimi vrstami. Z določitvijo zgoraj omenjenih reoloških parametrov bomo ugotavljali tudi njihove linearne viskoelastične mehanske lastnosti. Ločili bomo matriko biofilma in biokemično določili količino primarnih komponente EPS, vključno z eDNK, proteini, polisaharidi in lipidi. Preučili bomo razmerje med viskoelastičnimi značilnostmi in mikrobno sestavo, zlasti količino in razmerje 14 bakterijskih vrst v simbiotskih in disbiotičnih biofilmih, da bi identificirali pomembne mikrobne vrste, ki vplivajo na reologijo biofilma.

Izoliran EPS bomo poskušali dispergirati z disperzinom B ali surfaktinom. Oba emulgatorja bosta v drugi fazi testirana na in vitro modelu biofilma. Preučili bomo, kako bodo emulgatorji vplivali na mehanske lastnosti med nastajanjem biofilma de nuovo in mehanske lastnosti zrelega biofilma. Zmanjšanje volumna biofilma, strukturne organizacije in pokritosti površine diskov, ki bodo služili kot osnova za gojenje biofilmov, bodo ocenjeni z uporabo konfokalne fluorescenčne mikroskopije in programske opreme BiofilmQ. Pripravili bomo izdelek na osnovi gela za aplikacijo v parodontalne žepe.

V zadnjem delu bo izbrano sredstvo za zmanjšanje lepljivosti testirano v klinični študiji z 20 (n = 20) pacienti s parodontitisom stadija III/IV, gradusa B/C in več kot 20 naravnimi zobmi s simetrično razporejenimi rezidualnimi defekti omejenimi na koreninska razcepišča in intraosalne žepe.

Zmanjšanje lepljivosti disbiotičnega biofilma bi moralo pripomoči k lažji odstranitvi biofilma in izboljšati zdravljenje odpornih mest, pri katerih je prišlo do parodontitisa.
 

Sestava projektne skupine 

 

Faze projekta in njihova realizacija 

DP1: Reološke lastnosti simbiotskih in disbiotskih biofilmov, pridobljenih iz bolnikov s parodontitisom

DP2: Ključne mikrobne vrste in komponente matriksa, odgovorne za lepljivost disbiotskega biofilma

DP3: Modifikacija mehanskih lastnosti biofilma za zmanjšanje lepljivosti

DP4: Klinična študija modifikatorjev lepljivosti biofilma za boljši nadzor nad parodontalnimi okvarami, odpornimi na terapijo