W Laboratorium Mikrobiologii Stosowanej na Wydziale Biologii UwB pracują już 2 nowe aparaty zakupione w ramach grantu inwestycyjnego Ministerstwa Edukacji i Nauki. To wielkoprzepustowy sekwenator następnej generacji oraz analizator wielkości cząstek i potencjału Zeta. Dzięki tej aparaturze możliwe będzie rozszerzenie zakresu badań prowadzonych w LMS, m.in. o wieloaspektowe analizy genetyczne czy pomiary wielkości molekuł i komórek oraz zmian ładunku powierzchniowego podczas ich interakcji. Wartość nowego sprzętu to ponad 1,3 mln zł.

Jak mówi prof. Izabela Święcicka, która kieruje Katedrą Mikrobiologii i Biotechnologii, a także koordynuje prace Laboratorium Mikrobiologii Stosowanej, LMS stanowi unikatową platformę badawczą. Z zastosowaniem najnowocześniejszych technik molekularnych prowadzone są tu różnorodne badania z zakresu szeroko rozumianej mikrobiologii, biologii, biochemii i biofizyki, które skupiają się głównie na poznaniu biologii, ekologii, ewolucji oraz medycznych i weterynaryjnych zagrożeń związanych z obecnością różnorodnych bakterii i drożdży. Efektem tych badań są nie tylko liczne publikacje w czasopismach o zasięgu międzynarodowym, ale także patenty.

- W 2018 r. Laboratorium Mikrobiologii Stosowanej uzyskało statusu Zakładu Inżynierii Genetycznej, co pozwala na prowadzenie badań z mikroorganizmami genetycznie zmodyfikowanymi – podkreśla dr Justyna Drewnowska z zespołu prof. Święcickiej

- Aparatura, którą już dysponowaliśmy, umożliwia prowadzenie różnorodnych badań genomu oraz ekspresji genów głównie bakterii i drożdży mikroskopowych, ale też roślin i zwierząt. Tym niemniej nauka cały czas się rozwija, zmieniają się wymogi dotyczące procedur badawczych, pojawiają się nowe pola badań. Dodatkowy, nowoczesny sprzęt znacząco poszerzy nasze możliwości, a dzięki temu będziemy atrakcyjniejszymi partnerami np. w projektach B+R, będziemy też mogli poszerzyć ofertę badań zleconych – wyjaśnia prof. Izabela Święcka.

- Już korzystam z nowo zakupionego sekwenatora w badaniach do mojego doktoratu. Planuję też eksperymenty z zastosowaniem analizatora wielkości cząstek i potencjału Zeta. Dla doktorantów możliwość prowadzenia badań z użyciem nowoczesnej infrastruktury badawczej jest niezwykle cenna, a zdobyte doświadczenie na pewno będzie procentować w przyszłej pracy – dodaje Wioleta Lewandowska, doktorantka w Szkole Nauk Ścisłych i Przyrodniczych, która przygotowuje swój doktorat w Katedrze Mikrobiologii i Biotechnologii.

W ramach grantu zakupiony został wielkoprzepustowy sekwenator do sekwencjonowania genomowego następnej generacji (NGS). Aparat będzie stosowany przede wszystkim do sekwencjonowania całych genomów bakterii i drożdży, plazmidów, amplikonów i transkryptomów, ale też do wyznaczania metataksonomiki i pangenomu w badanych środowiskach.  

- Dla przykładu, badacze korzystający z Laboratorium Mikrobiologii Stosowanej monitorują zmiany zachodzące w społeczności mikroorganizmów w glebie Białowieskiego Parku Narodowego w wyniku działania różnych czynników środowiskowych. Prowadzą również analizy różnych produktów spożywczych (np. olei tłoczonych na zimno), badając m.in. zależności pomiędzy składem mikrobiologicznym a trwałością produktu. Posiadany przez nas do tej pory sprzęt nie pozwalał jednak na pełne badania wszystkich mikroorganizmów z danego środowiska. Dzięki nowemu sekwenatorowi precyzja sekwencjonowania zdecydowanie się zwiększy – podkreśla prof. Święcicka.

Drugim nowo zakupionym aparatem jest analizator wielkości cząstek i potencjału Zeta.

Jak wyjaśnia mikrobiolożka, jedną z właściwości molekuł i komórek jest posiadanie ładunku powierzchniowego, którego zmiany w wyniku interakcji z innymi cząsteczkami dostarczają informacji o wzajemnym oddziaływaniu na poziomie cząsteczka-cząsteczka lub cząsteczka-komórka. Analizator będzie stosowany do pomiaru ładunku powierzchniowego komórek, rozmiaru cząstek oraz pozwoli na wyliczenie gęstości ładunku elektrycznego na powierzchni cząsteczek i komórek. Ponieważ zakupiony Zetasizer jest urządzeniem najbardziej zaawansowanym, umożliwia również analizę molekuł począwszy od średnicy 0,3 nanometra, co daje możliwość prowadzenia badań również z zastosowaniem różnego rodzaju białek.    

W Laboratorium Mikrobiologii Stosowanej UwB urządzenie będzie wykorzystywane m.in. do wyjaśnienia i zrozumienia powiązań wynikających z oddziaływania związków biologicznie i farmakologicznie czynnych (m.in. polifenoli i antybiotyków) z komórkami bakterii, co pozwoli na ocenę aktywności bakteriobójczej lub bakteriostatycznej analizowanych związków.

- Potencjał błonowy jest niezwykle istotną właściwością komórek bakteryjnych i jest powiązany z takimi procesami fizjologicznymi, jak oporność na antybiotyki, podział komórek, komunikacja między bakteriami, formowanie biofilmu czy transport przez błonę. Modyfikacja potencjału błonowego, np. na drodze oddziaływania polifenoli z bakteriami, skutkuje zaburzeniem ich czynności fizjologicznych, prowadząc m.in. do agregacji komórek czy modyfikacji integralności ich błony – opisuje dr Ewa Olchowik-Grabarek z Katedry Mikrobiologii i Biotechnologii.

- Zrozumienie tych mechanizmów umożliwi lepsze określenie cech fizykochemicznych, jakie powinny posiadać cząsteczki o potencjalnym zastosowaniu farmakologicznym w profilaktyce zakażeń bakteryjnych, również tych, które są związane z bakteriami lekoopornymi – dodaje dr hab. Szymon Sękowski, prof. UwB, również z Katedry Mikrobiologii i Biotechnologii.

Prof. Święcicka ma nadzieję, że nowa aparatura pomoże rozwinąć badania realizowane w ramach współpracy międzynarodowej. W Katedrze Mikrobiologii i Biotechnologii badane są bowiem np. bakterie o potencjalnym zastosowaniu w walce z owadami będącymi szkodnikami upraw rolnych i lasów oraz związki z grupy tanin (pod kątem ich aktywności antybakteryjnej). Prace eksperymentalne związane z preparatami owadobójczymi i taninami są prowadzone m.in. we współpracy z l'Université libre de Bruxelles,  Université Catholique de Louvain oraz Akademią Nauk w Uzbekistanie. Zakup sekwentora NGS pozwoli na szybką i wieloaspektową charakterystykę mikroorganizmów o potencjalnym zastosowaniu w różnorodnych gałęziach przemysłu i ochronie środowiska naturalnego. Natomiast zakup aparatu do pomiaru cząstek usprawni prace związane z charakterystyką oddziaływania związków z komórkami bakterii, błonami modelowymi i białkami oraz pozwoli na szybszą analizę znacznie większej ilości zróżnicowanego materiału biologicznego.