Tutkijat selvittävät bakteerien viestinnän välisiä suhteita – hyötyä muun muassa lääkkeille vastustuskykyisten bakteerien hoidossa
Bakteerien keskinäisen viestinnän häiritseminen paitsi vähensi tulehdusta, se myös teki bakteereista alttiimpia antibiooteille.
![Havainnekuva bakteerien viestinnästä molekyylien avulla.](/data/images/public/37936456/70060058/fcf80a96-4f76-4b75-af84-90f1523b53a1-w_720.png)
Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet koneoppimista ja laboratoriokokeita yhdistämällä perehtymään bakteerien viestinnässään käyttämiin eri kieliin. Bakteerien kommunikoinnin – ja myös sen, milloin ne eivät pysty kommunikoimaan – ymmärtämisestä on hyötyä lääkkeille vastustuskykyisten bakteerien hoidossa sekä uusien biotietokoneiden kehittämisessä.
Tutkimus pohjaa aiempaan hankkeeseen , jossa tutkijat osoittivat, että bakteerien keskinäisen viestinnän häiritseminen on tehokas tapa torjua moniresistenttejä bakteereja. Bakteerit käyttävät pieniä molekyylejä kommunikoidakseen keskenään ja ohjaillakseen infektiota. Tutkimusryhmä onnistui osoittamaan, että bakteerien keskinäisen viestinnän häiritseminen vaikuttamalla näihin molekyyleihin paitsi vähensi tulehdusta, teki myös bakteereista alttiimpia antibiooteille.
Tuoreessa tutkimuksessa tarkasteltiin tarkemmin niitä tapoja, joilla bakteerit kommunikoivat. Tutkijat yhdistivät analyysissään koneoppimista ja laboratoriossa tehtyjä kokeita tutkiakseen kaikkia noin 170:tä tunnettua bakteerien kommunikointitapaa. Analyysin avulla saatiin käsitys kommunikointitapojen yhtäläisyyksistä ja eroista. Tätä ymmärrystä voidaan jatkossa käyttää sekä haitallisten bakteerien häiritsemiseen että hyödyllisten "bakteerilogiikkapiirien" rakentamiseen.
Tutkimuksen ensimmäinen vaihe oli koneoppimisanalyysi: kommunikointitavat jaoteltiin ryhmiin niiden molekyylien rakenteen perusteella. Tuloksena syntyi ryhmiä, jotka koostuivat toisiaan muistuttavista kommunikointitavoista – ja erosivat muiden ryhmien kommunikointitavoista. Tämä on verrattavissa ihmiskieliin: englanti, ranska ja hollanti kuuluvat yhteen kieliryhmään, kun taas esimerkiksi arabia ja heprea kuuluvat toiseen. Seuraavaksi tutkimusryhmä osoitti kokeellisesti, että bakteerit ymmärtävät jonkin verran näitä toisiinsa liittyviä kommunikointitapoja.
"Teimme bakteereille ikään kuin ’kielikokeen’, ja havaitsimme, että bakteerit, jotka käyttävät samankaltaisia kommunikointitapoja voivat ymmärtää toisiaan, aivan kuten hollantilainen voi ymmärtää saksaa. Testasimme myös hyvin erilaisia kommunikointitapoja käyttävien bakteerien välistä viestintää ja havaitsimme, että ne eivät ymmärrä toisiaan lainkaan – aivan kuten suomea, hollantia ja arabiaa puhuvien ihmisten välinen keskustelu ei etenisi kovinkaan pitkälle", sanoo tutkimusta johtanut tohtorikoulutettava Christopher Jonkergouw.
Tutkijat osoittivat, että näiden työkalujen avulla voidaan tarkasti arvioida bakteerien kommunikointitapojen välisiä yhteyksiä, ja myös ennustaa, ymmärtävätkö ne toisiaan. Nämä havainnot ovat erittäin arvokkaita, kun ryhmä jatkokehittää uutta hoitomenetelmää. Kommunikointitavoilla on myös vaikutuksia bioteknologiaan: niitä voidaan käyttää eri bakteeriyhteisöjen ryhmien välisten tehtävien ohjaamiseen – tai jopa bakteerien mikroprosessoreissa.
Tutkimus on äskettäin julkaistu Angewandte Chemie -lehden kansainvälisessä versiossa.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Christopher Jonkergouw
Väitöskirjatutkija, Aalto-yliopisto
christopher.jonkergouw@aalto.fi
+358504337117
Kuvat
![Havainnekuva bakteerien viestinnästä molekyylien avulla.](/data/images/public/37936456/70060058/39802be9-a234-42fd-a829-af11ec8f1961-w_240.png)
![Havainnekuva, jossa neljä eri väristä bakteerien mikroprosessoria.](/data/images/public/37936456/70060058/da825c0e-7832-4c23-8007-52d04a3dcc99-w_240.png)
Linkit
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Tutkimus: Matalan hierarkian organisaatioissa isoja periaatekysymyksiäkin ratkotaan porukalla Slackissa5.7.2024 11:37:53 EEST | Tiedote
Tutkijat selvittivät yhteisöllisen auktoriteetin toimintaa kolmessa ohjelmistoyrityksessä. Johtajat osallistuivat keskusteluihin aktiivisesti, eivätkä työntekijät arastelleet heidän haastamistaan.
Fyysikot saivat bakteerit uimaan lähes täydellisissä riveissä4.7.2024 12:16:59 EEST | Tiedote
Bakteerien ohjaaminen onnistui magneettikentän avulla. Löytö auttaa ymmärtämään bakteeripopulaatioiden käyttäytymistä ja voi jatkossa auttaa esimerkiksi kehittämään uuden sukupolven materiaaleja, joista kaavaillaan apua muun muassa lääkkeiden kohdennettuun kuljettamiseen kehon sisällä.
Tutkijat loivat ainutlaatuisen ennustemallin kuvaamaan pandemian leviämistä maiden rajojen yli3.7.2024 14:14:47 EEST | Tiedote
Pohjoismainen yhteishanke pureutui koronaviruksen leviämiseen vuonna 2020. Tutkimuksen avulla voidaan jatkossa ennakoida paremmin, milloin ja mitkä matkustusrajoitukset ovat pandemiaolosuhteissa tarkoituksenmukaisia.
Opiskelijaprojekti synnytti innovaation: Kengän sisäpohjat syntyvät muovin sijaan kompostoituvasta puuvaahdosta18.6.2024 14:00:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopiston opiskelijat kehittivät kestävän sisäpohjan prototyypin, joka taipuu, kestää kosteutta ja tuntuu pehmeältä ihoa vasten. Suomalainen kenkäyritys VIBAe lähtee syksyllä testaamaan materiaalia käyttäjillä.
Helsingin uusilla asuinalueilla on vähemmän kasvillisuutta kuin vanhoilla, ja se vaikuttaa hiilensidontaan sekä tulevien kesien lämpötiloihin18.6.2024 07:45:00 EEST | Tiedote
EU:n ennallistamisasetus kiinnittää huomiota kaupunkiekosysteemien viherpeitteen hyötyihin. Viherpeitteen pienenemisellä taas on merkittäviä ympäristövaikutuksia, sillä se johtaa uusilla asuinalueilla vähäisempään hiilensidontaan ja korkeampiin kesälämpötiloihin.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme