Bakterier Venner eller fjender?

Transkript

1 Akademiet for Talentfulde Unge 2013: Bakterier Venner eller fjender? Ole Skovgaard Ole Skovgaard, 2013

2 Bakterier: Er en ur-gammel livsform! Indeholder langt større variationer end de store organismer, som vi kan se og kender. Findes overalt. Vores krop indeholder ~10 13 celler. Der anslås at være ~10 14 bakterier på og i vores krop. Disse er fordelt på arter. Det samlede antal gener i vore microbiota anslås at være 10 X større end menneskets antal gener ( ~ ) 2

3 Vores bakterier Bakterier overalt! Hvem der er hvor bestemmes af det lokale miljø fugtighed, ph, temperatur, udskilte stoffer etc. 3

4 De gode bakterier Beneficial: Coliforme bakterier producerer vitamin K, essentielt for blod størkning. Nogle bakterier hjælper med nedbrydning af vanskeligt tilgængelige komponenter af føden. Nogle er bare gode ved at opretholde et behageligt miljø og optage pladsen for andre. Eks.: Lactobaciller stabiliserer vaginalflora, sænker ph og hindrer fx. Gardnerella, der lugter rigtig grimt. 4

5 Scolopes euprymna Vibrio fischeri Biofilm Quorum sensing Colonies of the bioluminescent marine bacterium Vibrio fischeri. The photograph of colonies growing on agar (left) was taken with a light source. The photograph of colonies on the right was taken using their own bioluminescence as a light source. Image Credit: J. W. Hastings, Harvard University, through E. G. Ruby, University of Hawaii. Ventral dissection of an adult Euprymna scolopes, a species of bioluminescent sepiolid squid. The mantle cavity is visible, including the interior bilobed light organ that allows the squid to produce bioluminescent light. Image Credit: M. J. McFall-Ngai and E. G. Ruby, University of Hawaii. 5

6 De uskyldige Mange bakterier lever bare på os uden at vi kender nogen positiv eller negativ effekt af dette. Fremtiden vil givet vise at dette mere skyldes ukendskab end at de faktisk gør ingenting. Vi kalder dem commensals. 6

7 De svigagtige: Mange bakterier lever på os og ligner commensals men hvis vi viser svaghed angriber de os på vores ømme punkt og ofte voldsomt. Vi kalder dem opportunistiske patogener. I munden har vi fx. forskellige Streptokokker, ret uskyldige indtil vi en dag børster tænder eller år andre år, der åbner til blodbanen på en dårlig dag. Så finder de pludselig vej til hjerteklapperne, inficerer disse og ødelægger dem. Antibiotika virker dårligt her og en udskiftning af hjerteklapper er ofte nødvendig. Staphylokker lever oftest fredeligt på huden og i næsehulen. Ved svækkelse kan de angribe kroppen og give forskellige sår og bylder; tampon initieret TSS var aktuelt for nogle år siden; meningits; bakteriæmi. 7

8 De svigagtige og ulækre 8

9 De onde Mange bakterier kender vi kun som patogene vi ser dem ikke som commensals. Treponema pallidum giver syphilis Mycobacterium leprae giver spedalskhed (leprosy); har en tre fem åring inkubationsperiode. Mycobacterium tuberculosis giver tuberkulose, kan have dormante stadier; men reaktiveres ofte igen. 9

10 E. coli O157:H7 (burger bacterium) 10

11 Så vi har nu mødt De gode De ligegyldige De svigagtige De onde Så man kan ikke sige om bakterier at de er hverken gode eller onde men i det store regnskab er de nødvendige, de var her lang tid før os og de er langt mere avancerede end os. 11

12 NGS: Next generation Sequencing NGS dækker over flere metoder til massiv parallel sekvensering. NGS genererer et STORT antal ret korte sekvenser, fx. 80 x 10 6 reads á ~200 bp; i alt >10 10 bp. Pris: < 10 cent 10 6 per bp. Forventet pris udvikling: halvering 2 gange årligt. 12

13 NGS anvendelse: NGS har en bred anvendelse fx.: de novo sekvensering Re-sekvensering, fx at lede efter mutationer Marker frekvens, fx for at lede efter amplificerede sekvenser i cancer tumorer RNA sekvensering for at bestemme gen-udtryk ChIP sekvensering for at bestemme aktivitet af transriptionsfaktorer Metagenome sekvensering 13

14 Analyzing Short Sequence Reads Forward confirming reads Reverse confirming reads Reads indicating mutations or insertions All reads aligned with the target sequence the E. coli genomic sequence. This panel 1000 bp wide and is #547 out of 4660 panels From Reads to Results

15 Results: a Mutation and an Insertion From Reads to Results

16 Results: a Deletion From Reads to Results

17 Ikke en uge i Naure & Science uden en artikel om microbiota/microbiome 17

18 Fedme kan skyldes en mangelfuld bakterieflora 18

19 Fedme kan skyldes en mangelfuld bakterieflora Fighting Obesity with Bacteria Alan W. Walker, Julian Parkhill Science 6 September 2013:

20 Fedme kan skyldes en mangelfuld bakterieflora Fighting Obesity with Bacteria Alan W. Walker, Julian Parkhill Science 6 September 2013:

21 Fedme kan skyldes en mangelfuld bakterieflora Eksemplerne her er valgt for at vise hvorledes nye metoder kan puste liv i et forskningsområde, hvor man godt ved at der findes interessant viden; men metoderne er mangelfulde. Endvidere har vi lært lidt om gode og dårlige bakterier. 21

22 Nogle vil hjælpe dig for en lille skilling forstås! 22