Bakterietoxiner har alltid setts som farliga molekyler – men de kan också fungera som förhandlare mellan bakterier och värdens immunförsvar för att möjliggöra en långvarig infektion.
Anna Bergonzini, Institutionen för molekylärbiologi vid Umeå universitet, försvarar sin avhandling i ämnet fredagen den 24 februari.
Bakterietoxiner produceras och frigörs av bakterier, och orsakar sjukdomar.
Men dessa vapen kan också utnyttjas av bakterierna för att manipulera värdens immunförsvar och sprida sig på ett obemärkt sätt, vilket är deras slutliga mål.
I sin forskning utforskar Anna Bergonzini de specifika omständigheter under vilka genotoxiner, en familj av bakterietoxiner som orsakar DNA-skador i celler, är skadliga och när de i stället agerar som som förhandlare.
Flera studier visar att denna typ av toxiner troligen spelar en roll för uppkomst och utveckling av tumörer i mag- och tarmkanalen. Att ta reda på om det är så och förstå de underliggande mekanismerna kan leda till specifika och individanpassade behandlingar och bättre strategier för att förebygga sjukdomar.
Giftigheten varierar
Numera används ordet ”toxin” löst i betydelsen gift/farlig, eftersom toxiner används i stor utsträckning vid estetisk medicinsk behandling och även kan fungera som läkemedel som är hjälpsamma i små doser, men giftiga i stora mängder. Det tyder på att giftigheten kan variera beroende på flera faktorer, till exempel dos, målorgan och individens allmänna hälsotillstånd.
Ett funktionell genotoxin framkallar visserligen DNA-skador och cellulärt åldrande, men dämpar samtidigt tarminflammation och minskar vävnadsskadorna – vilket gör det möjligt för bakterierna att invadera värden på ett obemärkt sätt.
Avhandlingens fokus ligger på att förstå under vilka förhållanden genotoxiner förstör sina målceller och när de tvärtom blir förhandlare.
Skapar 3D-modell
– Mitt fokus för att ta mig an denna fråga är att utveckla passande laboratoriemodeller, till exempel cellulära 3D-modeller, som ska likna den naturliga tarmmiljön. Dagens in vitro-studier utförs huvudsakligen i tvådimensionella miljöer, som saknar viktiga mikromiljöstrukturer och immunfaktorer, säger Anna Bergonzini.
Forskargruppen har utvecklat en 3D-modell genom att använda olika celltyper som normalt finns i tarmen och genom att skapa olika strukturer som efterliknar en frisk tarm respektive en inflammerad tarm.
– Dessa modeller gör det möjligt för oss att mer i detalj undersöka hur genotoxinerna manipulerar immunförsvaret, och de kan ge värdefulla insikter om den molekylära grunden till hur värden reagerar på sjukdomsframkallande bakterier, säger Anna Bergonzini.
