Vibrio cholerae: organismo modello per studiare Patogenesi batterica - Intervista

Sono Es.In MindUP, studiamo la biologia di patogeni umani in ambienti non ospiti. Molti patogeni umani, dopo aver lasciato il loro ospite umano, devono sopravvivere nell'ambiente prima di infettare un altro ospite. Pertanto, il nostro obiettivo è comprendere meglio i processi che controllano la sopravvivenza dei patogeni umani nell'ambiente.

Il nostro obiettivo è quindi comprendere meglio la dinamica della trasmissione degli agenti infettivi. Utilizziamo Vibrio cholerae, l'agente causale della diarrea e della malattia del colera, come organismo modello. Vibrio cholerae è un patogeno umano facoltativo e possiede un ciclo vitale acquatico.

Pertanto, ci offre una grande opportunità per studiare la sopravvivenza di un patogeno umano in un ambiente naturale. Esistono molti strumenti per studiare questo organismo. Il suo genoma è stato completamente sequenziato e sono disponibili microarray che rappresentano ogni gene del genoma.

Inoltre, esistono molti strumenti che possiamo utilizzare per manipolare il genoma di questo organismo. Il mio programma di ricerca sfrutta tali strumenti e li integra per studiare il ciclo vitale acquatico del colera. Nei nostri esperimenti, pertanto, cerchiamo di simulare gli ambienti acquatici in cui l'organismo vive.

E poi vorremmo sapere come questo organismo percepisce le fluttuazioni del proprio ambiente in relazione al carico nutritivo, alla temperatura, alla salinità o ad altri stress biologici come i batteriofagi e i tzo. Negli ambienti acquatici, il *Vibrio cholerae* si trova sia in forma libera sia in forma associata a superfici. Le forme associate a superfici sono note come biofilm, costituiti semplicemente da microrganismi e dalle loro sostanze polimeriche extracellulari, che possono essere esopolisaccaridi, proteine e talvolta DNA.

E questa matrice agisce come una colla e tiene insieme l'organismo. Quando crescono in modalità biofilm, questi organismi sono effettivamente resistenti alle fluttuazioni dei parametri del loro ambiente e possono essere meglio protetti, ad esempio, dai fagi e dalle probazioni del proteasoma. E questi sono fattori che controllano l'abbondanza di microrganismi nell'ambiente.

Alcuni dei recenti avanzamenti tecnologici che ci hanno aiutato nei nostri studi includono il completamento della sequenza genomica dell'organismo e lo sviluppo della tecnologia dei microray. Utilizzando queste tecnologie, possiamo determinare a livello dell'intero genoma come questo organismo risponde a forti fluttuazioni del proprio ambiente, come la privazione di nutrienti o variazioni di temperatura. Uno dei nostri obiettivi principali è integrare i nostri studi sull'espressione dell'intero genoma con un'analisi di rete.

Pertanto, desideriamo identificare la rete genica di regolazione che controlla la risposta a parametri ambientali variabili. Vorremmo essere in grado di modellare il comportamento dell'organismo nell'ambiente. Inoltre, non sappiamo ancora in che momento, nell'ambiente, Vibra Cide interagisca con quali organismi.

Non sappiamo molto dell'ecologia di questo organismo, e non conosciamo nemmeno l'importanza dei geni e dei processi che abbiamo identificato come cruciali per la sopravvivenza di questo organismo in laboratorio nel mondo reale. Inoltre, i geni che abbiamo identificato non sono espressi quando *Vibrio cholerae* è presente nell'ambiente naturale. Vorremmo anche essere in grado di identificare e coltivare gli organismi con cui *Vibrio coralliilyticus* interagisce, poiché nell'ambiente *Vibrio coralliilyticus* fa parte di una complessa comunità microbica.

Pertanto, ritengo che comprendere la biologia di Vibrio cora nell'ambiente naturale sia una sfida e al contempo fondamentale per approfondire la biologia dell'organismo. Entro i prossimi cinque anni, spero che saremo in grado di caratterizzare meglio i componenti dell'opolisaccaride nei biofilm. Ad esempio, in Vibrio cholerae, non conosciamo ancora la struttura dell'opolisaccaride che tiene unite le cellule.

Inoltre, non conosciamo tutti i componenti delle metriche del biofilm. Ritengo che sarebbe fantastico poter quantificare i componenti delle metriche del biofilm nei biofilm naturali di questi organismi. Un'altra sfida importante, secondo me, è studiare l'OC nell'ambiente naturale.

E spero che saremo in grado di sfruttare gli studi genomici comparativi e di combinare il profilo dell'espressione genomica completa con la genomica comparativa per comprendere meglio l'evoluzione del colera IBR come agente patogeno.