Oblasti našeho výzkumu

Srovnávací genomika, proteomika a strukturní biologie stafylokokových bakteriofágů

Výzkum je zaměřen na analýzu genomu mírných a virulentních bakteriofágů pomocí fyzikálního mapování a sekvenční analýzy, vyhledávání genů a specifických sekvencí DNA pomocí metod PCR a použití genomických nástrojů ke studiu modulární struktury a evoluce fágových genomů. Při proteomických studiích zaměřených na analýzu struktury fágových částic laboratoř spolupracuje s laboratořemi CEITEC MU Centrální laboratoř - Proteomika, Strukturní virologie a Kryo-elektronová mikroskopie a tomografie.

Využití polyvalentních fágů pro fágovou terapii

Výzkum je zaměřen na studium lytických vlastností virulentních bakteriofágů, které se přirozeně vyznačují širokým rozmezím hostitelů na kmenech rodu Staphylococcus. Součástí tohoto výzkumu je studium genetického základu polyvalence a objasnění příčin necitlivosti některých kmenů k těmto fágům. V laboratoři byla připravena řada mutant s rozšířeným spektrem hostitelů, které mají perspektivní uplatnění při přípravě fágových preparátů pro léčbu stafylokokových infekcí. Pozornost je věnována také využití fágových lytických enzymů jako enzybiotik pro přípravu farmaceutických preparátů. Laboratoř spolupracuje na přípravě takovýchto preparátů s farmaceutickými firmami.

Vývoj a aplikace genotypizačních metod pro molekulární diagnostiku patogenních stafylokoků

Výzkum v této oblasti je zaměřen na analýzu genomu kmenů Staphylococcus aureus a dalších druhů stafylokoků s cílem vyhledání specifických genů a sekvencí DNA, které lze využít pro identifikaci stafylokokových druhů a typizaci kmenů. Analyzovány jsou především geny, které zodpovídají za virulenci kmenů a rezistence k antimikrobiálním látkám, zejména antibiotikům. Novým trendem ve výzkumu je analýza dynamiky mobilních genetických elementů, zejména profágů kazet, SCCmec a plazmidů a objasnění jejich role při evoluci bakteriálních kmenů. Laboratoř provádí rutinní identifikaci kmenů S. aureus prostřednictvím jednolokusové spa-typizace a multilokusové sekvenční typizace (MLST).

Molekulární biologie toxinogenních kmenů Staphylococcus aureus

Cílem tohoto studia je identifikace genů a mobilních genetických elementů, které kódují stafylokokové toxiny a enzymy, např. hemolyziny, nukleázy, enterotoxiny, exfoliativní toxiny, TSST-1 a PVL, které jsou příčinou závažných onemocnění u lidí a zvířat. Laboratoř provádí studium podstaty lyzogenní konverze u bakterií.
Výzkum je zaměřen především na lyzogenizující bakteriofágy, izolované z klinických kmenů S. aureus zodpovědných za závažné epidermolýzy novorozenců a jiné toxikózy. Tyto geneticky variabilní bakteriofágy, které se vyznačují schopností konvertovat netoxinogenní bakterie na toxin-produkující kmeny, jsou podrobně analyzovány molekulárně-biologickými metodami a jsou využívány při spolehlivé diagnostice patogenních kmenů S. aureus. Pozornost je věnována studiu molekulárních mechanismů vzniku toxicity a divergence u stafylokokových kmenů.
V oblasti detekce bakteriálních toxinů a extracelulárních enzymů s využitím MALDI-TOF MS laboratoř spolupracuje s Národní referenční laboratoří pro stafylokoky SZÚ v Praze a Výzkumnou skupinou Proteomika CEITEC.

Studium horizontálního přenosu genů v rámci rodu Staphylococcus

Významnou složkou genomu většiny stafylokokových kmenů je řada variabilních genetických elementů (plazmidy, transpozony, profágy, genomické ostrovy a kazety SCC), které se snadno přenášejí horizontálně mezi jednotlivými kmeny i druhy a podílejí se na jejich rychlé evoluci. Řada těchto elementů nese geny pro tvorbu toxinů a determinant antibiotikové rezistence. V rámci tohoto výzkumu jsou tyto elementy a jimi nesené geny identifikovány a přesně charakterizovány. Pro horizontální přenos těchto genů mezi kmeny S. aureus jsou využívány mírné bakteriofágy, které se vyznačují schopností transdukce. Pozornost je proto věnována též analýze transdukujících bakteriofágů a studiu jejich schopnosti zabalovat do svých virionů různé geny a genomové elementy.

Molekulární taxonomie rodu Staphylococcus

Vzhledem k důležitosti přesné, rychlé a spolehlivé identifikace izolátů stafylokokových druhů, především při posuzování jejich klinického významu, jsou v laboratoři používány rychlé molekulárně-biologické diagnostické techniky založené především na sekvenční analýze konzervativních genů. Důvodem je přibývající počet nových druhů, z nichž mnohé jsou obtížně diagnostikovatelné prostřednictvím běžně používaných fenotypových metod a mohou hrát významnou roli i v lidských nebo veterinárních infekcích. Výsledky těchto studií mají značný význam pro stanovení biodiverzity uvnitř skupiny grampozitivních koků a z praktického hlediska ukazují na možnosti aplikovaných genetických metod pro identifikaci nových potenciálně patogenních bakteriálních druhů.
Aplikace metod molekulární taxonomie umožnila ve spolupráci s Českou sbírkou mikroorganismů (CCM) popis nových druhů grampozitivních koků z rodů Staphylococcus, Macrococcus a Enterococcus a nových bakteriálních druhů z polárního prostředí.