PhageOS – Profāgu kodēta funkcionālā veillonella atypica pārprogrammēšana no komensāla uz pavadošo patogēnu mutes dobuma mikrobiomā saistībā ar periodontītu

Periodontīts ir hroniska iekaisuma slimība, ko izraisa mikrobiāla disbioze un nelīdzsvarota imūnā atbilde mutes dobumā. Mutes mikrobioms pastāvīgi pielāgojas gan iekšējām, gan ārējām izmaiņām, pateicoties horizontālo gēnu pārnesei. Viens no galvenajiem šā procesa mehānismiem ir fāgu transdukcija, kas piešķir baktērijām jaunus gēnus un tādējādi maina to funkcionālās īpašības. Kā piemērs – Veillonella atypica, mutes dobuma komensālā baktērija, periodontīta apstākļos var iegūt sekundāra patogēna lomu. Tomēr mehānismi, kuri izraisa šo funkciju maiņu, līdz šim nav pietiekami izpētīti. Šā projekta mērķis ir noteikt, kā profāgu kodētie gēni ietekmē V. atypica pāreju no komensālas baktērijas uz sekundāru periodontīta patogēnu. Lai to noskaidrotu, mēs veiksim salīdzinošās genomikas analīzi V. atypica celmiem iegūtiem no zobu aplikuma un siekalu paraugiem periodontīta pacientiem un veseliem indivīdiem. Tālāk mēs izpētīsim profāgu gēnu aktivāciju oksidatīvā stresa ietekmē, izmantojot SLAM-seq tehnoloģiju gan kopējo šūnu populāciju, gan individuālo šūnu līmenī. Visbeidzot, mēs izpētīsim atlasīto V. atypica celmu biofilmu veidošanas īpašības gan oksidatīvā stresa apstākļos, gan miera apstākļos. Šā projekta rezultāti tiks izplatīti, publicējot divus atvērtas piekļuves zinātniskos rakstus, sniedzot divas prezentācijas vadošās starptautiskās konferencēs, ievietojot vairākas datu kopas publiski pieejamos repozitorijos, kā arī organizējot aktivitātes plašākas sabiedrības informēšanai.

Plānotie rezultāti

• Oriģināli zinātniskie raksti, kas publicēti datubāzēs Web of Science vai SCOPUS iekļautajos Q1 vai Q2 kvartiles izdevumos – 2
• Citi anonīmi recenzēti, oriģināli zinātniskie raksti citos zinātniskos žurnālos un rakstu krājumos (tostarp konferenču rakstu krājumos) ar starptautisku redakcijas kolēģiju – 2
• Zinātniskās datubāzes un datu kopas, sagatavotas atbilstīgi FAIR principiem – 4
• Cits jauns produkts vai tehnoloģija, programmatūras autortiesības (tostarp metodes, prototipi, nekomercializējamas ārstniecības un diagnostikas metodes) – 1
• Iesniegts projekta pieteikums starptautiskā pētniecības un attīstības projektu konkursā (konkurss ārvalstīs vai iesniedzis starptautisks konsorcijs) – 1
• Iesniegts projekta pieteikums Latvijas pētniecības un attīstības projektu konkursā – 1
• Citi pētniecības specifikai atbilstīgi sasniedzamie projekta rezultāti, kas papildina iepriekšminētos, tostarp preprinti (piemēram, mācību materiāli, metodiski ieteikumi un materiāli, nerecenzētas publikācijas (preprinti), organizētas zinātniskās konferences un citi) – 2 preprinti

Progresa ziņojumi

1. ceturksnis (2026. gada 1. janvāris–31. marts)

Pirmajā projekta ceturksnī uzsākta PhageOS praktiskā īstenošana un sagatavota klīniskā pētījuma daļa. Izstrādāta nepieciešamā pētījuma dokumentācija un saņemta ētikas komitejas atļauja bioloģisko paraugu ievākšanai. Sadarbībā ar RSU Stomatoloģijas institūtu uzsākta pētījuma dalībnieku piesaiste.

Vienlaikus saskaņota paraugu ievākšana, transportēšana un apstrāde laboratorijā, kā arī sagatavotas metodes Veillonella atypica baktēriju iegūšanai no paraugiem un audzēšanai laboratorijas apstākļos.

2. ceturksnis (2026. gada 1. aprīlis–30. jūnijs)

Turpināta periodontīta pacientu iesaiste pētījumā un bioloģisko paraugu ievākšana sadarbībā ar RSU Stomatoloģijas institūtu. Ievākti siekalu un zobu aplikuma paraugi. Iesaistoties RSU Fāgu pētniecības grupai, no tiem iegūtas V. atypica baktēriju kultūras turpmākai ģenētiskai izpētei.

Uzsākta periodontīta pacientu paraugos iegūto V. atypica baktēriju ģenētiskā izpēte. Tās mērķis ir noskaidrot baktēriju ģenētisko sastāvu un tā atšķirības starp pacientu un kontroles grupām. Īpaša uzmanība pievērsta profāgiem – baktēriju genomā iekļautam vīrusu ģenētiskajam materiālam –, lai pētītu to iespējamo nozīmi baktērijas īpašību maiņā.

Paralēli prof. Bhupesh Prusty pētnieku grupa pilnveido metodes V. atypica RNS izpētei. Tās turpmāk ļaus noskaidrot, kuri baktērijas gēni noteiktos apstākļos kļūst aktīvi, tostarp pētīt profāgu gēnu aktivitāti.

3. ceturksnis (2026. gada 1. jūlijs–30. septembris)

Pabeigta pacientu grupā iegūto V. atypica baktēriju ģenētiskā izpēte, un sadarbībā ar RSU Fāgu pētniecības grupu sākta iegūto datu padziļināta analīze. Tiek pētītas baktēriju ģenētiskās īpašības un profāgu iespējamā nozīme to izmaiņās. Iegūti pirmie provizoriskie rezultāti, uz kuru pamata sākta pirmās projekta zinātniskās publikācijas sagatavošana un turpmākās datu analīzes plānošana. Vienlaikus turpinās kontroles grupas dalībnieku iesaiste un bioloģisko paraugu ievākšana.

Prof. Prusty pētnieku grupa turpina pilnveidot metodes, kas ļaus pētīt V. atypica RNS un noskaidrot, kuri gēni un kādos apstākļos baktērijās kļūst aktīvi. Tas nepieciešams, lai pētītu profāgu gēnu aktivitāti un to iespējamo nozīmi V. atypica pārejā no ierastas mutes mikrobioma baktērijas uz baktēriju, kas periodontīta apstākļos var kļūt slimību veicinoša. 

Zinātniskās grupas dalībnieki

• Alisa Kazarina – vadošā pētniece, projekta vadītāja  
• Bhupesh Kumar Prusty – vadošais pētnieks
• Kārlis Rācenis – vadošais pētnieks