Detecting bacterial Pathogens and Antibiotic Resistances with Split Ribozymes
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Antibiotikaresistente Keime sind ein immer größer werdendes Problem, von dem wir alle schonmal gehört haben. Es gibt verschiedene Ansätze, um dem Problem beizukommen:
- Aufklärung von Patienten und Ärzten, damit weniger Antibiotika verschrieben werden
- Umwelt- und Tierschutzgesetze, um den prophylaktischen Einsatz von Antibiotika zu verringern
- Forschung an neuen Antibiotika, gegen die noch keine Resistenzen vorliegen
- Forschung an besseren und schnelleren Tests
Alle Strategien gemeinsam führen hoffentlich irgendwann zum Ziel. Aber ohne einen schnellen und zielgenauen Nachweis der Pathogene werden wir der Problematik nicht Herr werden.
Und hier kommen wir ins Spiel: SPEAR - Sensing Pathogens and Emerging Antibiotic Resistances (Nachweis von Pathogenen und aufkommenden Antibiotikaresistenzen). Wir sind ein studentisches Forschungsteam aus Bachelor- und Masterstudenten aus den Studiengängen Molecular Life Sciences und Nanowissenschaften. Unser Ziel ist es, Bakterien und ihre Resistenzen nachzuweisen. Dafür gibt es viele Möglichkeiten, die aber meist viel Laborequipment benötigen und sehr spezifisch sind oder einfach recht lange dauern, da sie auf dem Wachstum von Bakterien basieren. Wir möchten einen schnelleren und einfacheren Test entwickeln und fokussieren uns daher auf die RNA der Bakterien sowie die RNA, die sie benötigen, um eine Resistenz zu entwickeln. Wir nutzen dafür ein Split-Ribozym. Ribozyme sind RNAs, die sich selbst ausschneiden können (autokatalytisch). Wenn wir diese vor ein Reportergen setzen, können wir den z.B. farbigen Reporter nur sehen, wenn sich das Ribozym ausgeschnitten hat. In unserem Fall ist das Ribozym zweigeteilt und in diesem Zustand inaktiv, das heißt, wir sehen keinen Reporter. Nur wenn es sich an eine spezifische andere RNA bindet, wird es aktiv, kann sich ausschneiden und wir können den Reporter sehen. Dieses System ist recht einfach auf alle möglichen RNAs anpassbar, um ein breites Spektrum von Bakterien und deren Resistenzen jeweils nachweisen zu können. Unser Split-Ribozym bringen wir über Phagen in die Zellen, da sich diese besonders gut lagern lassen (über die Lagerung von RNA wissen wir ja dank der Impfstoffe alle, dass sie eher kompliziert ist). In unserem Projekt arbeiten wir nur mit ungefährlichen Bakterien, den gut erforschten Escherichia coli, um ein proof-of-concept für unsere Idee zu machen.
Weitere Informationen und mehr Details findet ihr auf unserem Wiki:
https://2022.igem.wiki/uni-hamburg/index.html
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Abbildung: Resistente Bakterien produzieren den fluoreszierenden Reporter GFP (Created with BioRender.com)
Studentische Forschungsgruppe
Stine Marla Behrmann
Jonas Westphal
Jeoline Rehnert
Mentor
Prof. Michael Kolbe