Tab og tilegnelse af genetisk materiale i Pseudomonas aeruginosa populationer som lever i lungerne hos cystisk fibrose-patienter

Formålet med dette projekt er at øge vores forståelse af hvordan bakterier genetisk tilpasser sig undervejs ved kroniske infektioner hos patienter med cystisk fibrose. Vi vil særligt fokusere på at identificere de af bakteriernes gener, som enten tabes eller tilegnes af bakterierne undervejs ved kroniske infektioner. Dette kan eksempelvis være tilegnelsen af gener, som giver bakterierne resistens overfor antibiotika. Identifikationen af sådanne gener kan således give ny indsigt i, hvordan bakterierne optimerer deres genetiske repertoire for at overleve modstand fra patientens immunsystem og antibiotikabehandling.

Projektet består af to dele:

1)

Tab og tilegnelse af genetisk materiale i Pseudomonas aeruginosa populationer som lever i lungerne hos cystisk fibrose-patienter
Projektet er baseret på genomsekvenser fra 474 Pseudomonas aeruginosa isolater, som vi tidligere har kortlagt og udgivet i en videnskabelig artikel i tidsskriftet Nature Genetics i 2015. I det oprindelige arbejde fokuserede vi vores analyse på små genetiske ændringer, som opstod undervejs ved infektion i den del af genomet som bakterieisolaterne havde til fælles (core genomet). Vi fandt ud af, at der var en selektion for nogle af de små genetiske ændringer, og at dette måtte betyde, at disse små genetiske ændringer var med til at gøre Pseudomonas aeruginosa i stand til at forårsage kronisk infektion.

Vi ønsker i dette projekt at fokusere vores analyse på større genetiske ændringer – det vil sige genetiske ændringer, som omfatter tab eller tilegnelse af hele bakterielle gener. Vores nye analyse kan således bruges til at bestemme, hvorvidt pseudomonas aeruginosa tilegner sig resistensgener undervejs ved infektion, og om dette kan forklare, at Pseudomonas aeruginosa overlever antibiotikabehandling.

Samtidig vil vores nye analyse adskille sig fra det tidligere arbejde, da den vil fokusere på det genetiske materiale, som kendetegner det enkelte bakterieisolat snarere end kun at fokusere på det genetiske materiale, som findes i alle bakterieisolater.

Vi vil således kunne bestemme, om der er noget genetisk materiale, som kendetegner de Pseudomonas aeruginosa-stammer, som er særligt svære at behandle (persisterende infektioner). Begge analyser vil være den første af sin slags og er muliggjort af Rigshospitalets store samling af genomsekventerede Pseudomonas aeruginosa-stammer fra cystisk fibrose- patienter. Samlingen er etableret af professor og overlæge Helle Krogh Johansen, som er vejleder på projektet.

(2)

Genetisk tilpasning hos Achromobacter xylosoxidans som forårsager luftvejsinfektioner hos cystisk fibrose-patienter
Vi og andre forskere har lavet mange undersøgelser af, hvorledes Pseudomonas aeruginosa genetisk tilpasser sig ved luftvejsinfektioner hos cystisk fibrose-patienter. Dette skyldes, at Pseudomonas aeruginosa er hovedårsag til de bakterielle lungeinfektioner hos cystisk fibrose-patienter.

Der er dog også andre bakteriearter, som forårsager kroniske infektioner hos cystisk fibrose-patienter, og efterhånden som vi bliver bedre og bedre til at behandle for Pseudomonas aeruginosa, åbner det nicher for andre bakteriearter. En af disse bakterier er Achromobacter xylosoxidans. På grund af det tiltagende problem med Achromobacter xylosoxidans, findes der en nyere samling på Klinisk Mikrobiologisk Afdeling på Rigshospitalet, hvoraf 103 cystisk fibrose-isolater er genomsekventeret.

Vi ønsker i dette projekt at analysere de 103 Achromobacter xylosoxidans’ genomsekvenser med henblik på at bestemme, hvorvidt og hvorledes Achromobacter xylosoxidans genetisk tilpasser sig undervejs ved kroniske infektioner for at kunne modstå immunforsvaret og antibiotikabehandling.

Samtidig vil vi sammenligne eventuelle mønstre for genetisk tilpasning med de mønstre for genetisk tilpasning, som vi i foregående projekter (blandt andet projekt 1 beskrevet ovenfor) har observeret for Pseudomonas aeruginosa. En sådan sammenligning vil afsløre, om forskellige bakteriearter bruger den samme eller forskellig strategi til at etablere kroniske infektioner. Kendskab til dette vil kunne have betydning for, om man bør bruge samme behandlingsstrategi til kroniske infektioner forårsaget af forskellige bakteriarter, eller om man bør skræddersy behandlingen til hver enkelt bakterieart.