Prestižní ERC Consolidator Grant pomůže českému vědci s výzkumem virů napadajících bakterie

Evropská výzkumná rada (ERC) oznámila výsledky prestižní soutěže o granty ERC Consolidator. Z Česka uspěl letos v této výzvě z celkového počtu 313 udělených grantů jen jediný vědec – strukturní virolog Pavel Plevka z výzkumného centra CEITEC Masarykovy univerzity. O výzkumný grant, jehož cílem je řešit velké vědecké otázky, si požádalo celkem 2 652 vědců působících v 42 zemích napříč celou Evropou. Nejvíce grantů putovalo letos do Německa, Itálie, Francie, Velké Británie a Španělska. Pavel Plevka se ve svém výzkumném projektu s názvem BioPhage zaměří na studium fágové infekce bakteriálního biofilmu tvořeného buňkami zlatého stafylokoka. Cílem projektu je popsat, jak fágy infikují bakterie a množí se v nich, a objasnit doposud necharakterizované interakce fágů s bakteriemi tvořícími biofilm, tedy za biologicky a klinicky relevantních podmínek.

Zlatý stafylokok (Staphylococcus aureus) je patogenní bakterie, která je často rezistentní na antibiotika. Proto v roce 2017 Světová zdravotnická organizace (WHO) prohlásila zlatého stafylokoka za jeden z nejnebezpečnějších bakteriálních patogenů, proti kterému lidstvo naléhavě potřebuje nová terapeutika. V boji proti rezistentním bakteriím, jako je zlatý stafylokok, mohou lidem pomoci fágy, což jsou viry infikující bakterie. Fágy napadají bakterie, podobně jako viry chřipky útočí na lidské buňky. Zachytí se na povrchu stafylokoka, vloží do něj svou genetickou informaci a z bakterie se stane továrna na nové fágy. Bakteriální infekci zlikviduje infekce virová, aniž by to člověku uškodilo. Fágy jsou vysoce specializovaní predátoři a obvykle jeden druh fága napadá jen několik kmenů bakterií.

Při infekci člověka zlatý stafylokok často vytváří biofilmy, což umožní bakteriálním buňkám lépe odolávat antibiotikům a bránit se před lidským imunitním systémem. Pro léčbu biofilmu je nutná dlouhodobá aplikace několika antibiotik ve vysokých dávkách nebo chirurgické odstranění infikovaných tkání. Alternativní přístup proti zlatému stafylokokovi nabízí fágová terapie, která ale doposud nebyla schválena pro klinické použití, protože účinky fágové infekce na biofilm nebyly dodnes dostatečně probádány. Pavel Plevka a jeho výzkumný tým se studiem bakteriofágů zabývá již několik let a nyní se zaměří na detailní studium fága s názvem phi812, který se jeví jako nejvíce vhodný právě pro boj proti zlatému stafylokokovi.

„Můj výzkumný projekt se zaměří na poznání dynamiky fágové infekce biofilmu a molekulární detaily následného množení fágů v hostitelských buňkách zlatého stafylokoka,“ vysvětluje Pavel Plevka. „Vzhledem k tomu, že bakteriofág je 5 000krát menší než špendlíková hlavička a my plánujeme charakterizovat, jak se fágy sestavují z jednotlivých součástí i jak se fágová infekce šíří biofilmem, použijeme ke studiu těchto procesů kombinaci pokročilých mikroskopických technik,“ dodává Plevka.

„Pro pozorování vývoje biofilmu a průběhu fágových infekcí použijeme fluorescenční mikroskopii optického listu (Light Sheet Microscopy). S pomocí kryo-elektronové mikroskopie se pak podíváme na tvorbu fágových částic v infikovaných buňkách,“ vysvětluje Pavel Plevka. Tento inovativní přístup kombinující několik mikroskopických přístupů umožní pozorovat fága nepřetržitě po dobu několika dní během pronikání biofilmem zlatého stafylokoka a pomůže vědcům zjistit, jakým způsobem se buňky v biofilmu brání fágové infekci a jestli u zlatého stafylokoka funguje skupinová imunita. Část biofilmu bude následně odebrána pro korelativní analýzu pomocí elektronové mikroskopie, při které bude možné zjistit, se kterými buňkami zlatého stafylokoka fág přímo interagoval.

„ERC grant znamená pětileté a velkorysé financování v kombinaci s absencí požadavků na počet publikací. Můžeme si tak dovolit pustit se do složitých projektů, které se nemusí podařit. Riziko neúspěchu je vyváženo nadějí, že zjistíme zajímavé věci o šíření fágů v biofilmu. Náš výzkum by mohl přispět k řešení rostoucí hrozby antibiotické rezistence patogenních bakterií,“ uzavírá Pavel Plevka.

Pavel Plevka získal již v roce 2013 ERC Starting Grant pro začínající vědce, a stal se tak vůbec prvním vědcem, který přinesl ERC grant do Brna. Letošní ERC grant Pavla Plevky je již desátým ERC grantem, jehož řešitelem je Masarykova univerzita. Plevkův první ERC grant byl zaměřen na studium lidských pikornavirů. Tyto dva projekty na sebe nenavazují, oba jsou ale postaveny na výzkumné doméně Pavla Plevky, kterou je strukturní biologie virových částic a použití techniky kryo-elektronové mikroskopie.

„Mám velkou radost z tohoto dalšího úspěchu Pavla Plevky, který je nejen skvělým vědcem, ale také velmi efektivním manažerem vědy, a to je zárukou, že i tento nový projekt určitě přinese výsledky, které hranice poznání posunou zase dál,” komentuje úspěch Jiří Nantl, ředitel CEITEC MU. 

Zdroj: CEITEC