Главната цел на настоящия проект е инхибирането на бактериалния растеж на макролидно-резистентни щамове на S. pneumoniae, които инфектират човек и причиняват сериозни заболявания като пневмония, ендокардит, менингит и сепсис. За постигането й ще преминем през преодоляването на редица задачи, всяка от която ще завършва с постигането на малка цел. Ще започнем с избора на подходящи мишени от генома на бактерията, инфектиращи човек, срещу които след това да бъде направен дизайн на нови АСО в комбинация с клетъчно проникващ пептиди, които след това да бъдат тествани в лабораторни условия върху бактериални и клетъчни линии с цел постигане на бактериостатичен или бактерициден ефект. С помощта на биоинформатичните и геномни проучвания ще осъществим първата ни цел – да изберем подходящи мишени от генома на макролидно-резистентни щамове на S. pneumoniae. За отправна точка ще ни послужат нашите предходни експерименти, които потвърждават възможността да използваме рибопревключватели или други РНК, които да класифицираме по пригодност на база методиката, разработена от нас, която многократно описваме. След анализ на бази данни ще разгледаме част от най-разпространените бактериални рибопревключватели в избрания от нас щам. Ще направим анализ на биосинтетичните пътища, в които те участват – ключовите метаболити, чийто синтез те регулират, транспорта им през мембраната и компенсаторните механизми, които може би ще бъдат необходими ако бъде негативно регулиран основния метаболитен път. Целим да изберем подходящи участъци от отделните рибопревключватели, които да бъдат специфични за бактерията. Фокусът ни ще бъде върху тези рибопревключватели, за които вече знаем, че ефективно инхибират генната експресия на ключови метаболити да други бактериални патогени от списъка на СЗО. Такива са рибопревключвателите за флавин мононуклеотид (FMN), тиамин пирофосфат (TPP), глюкозамин-6-фосфат (GlmS) и други. Ще проверим и за възможно подходяща мишена, която не изпълнява функцията на рибопревключвател, но има също регулаторна роля и важно значение за синтеза на ключов бактериален метаболит.
След избора на подходящи мишени, целим да направим дизайн на АСО, така че те да не се свързват с участъци от генома на човека, за да не предизвикват нежелани странични реакции и токсичност в човешки клетъчни линии. Нашата цел е тези АСО да бъдат специфични за избраните от нас мишени, т.е да се свързват с тях комплементарно и да регулират генната експресия на важни за стрептокока метаболити. Създадените АСОи ще тестваме за бактериостатична и бактерицидна ефективност и за цитотоксичност при евентуален перорален или инжекционен прием от човек. Целим да определим ефективността на създадените АСО, към които ще бъде прикрепен клетъчно проникващ пептид в повече от една бактерия (таргетната и друга патогенна, с която работим в Лабораторията по Синтетична биология и Биоинформатика, например Staphylococcus aureus), за да можем да направим сравнение и оценка. Така антибактериалният ефект на AСО ще бъде тестван чрез наблюдение на клетъчния растеж на бактериите и ще даде потвърждение на нашите хипотези за пригодността на отделните мишени и насочени към тях специфични АСО. Водени от идеята бактериите да развиват резистентност, изразяваме хипотезата, че насочването на АСО към конкретни рибопревключвателите или мишени от генома на S. pneumoniae, последвано от регулация на генна експресия, ще позволи да създадем антибактериални агенти, който да блокират синтеза на важни метаболити така, че патогена да не съумее да компенсира дефицита и да бъде принуден да спре да се дели или да трябва да загине.
Като допълнителна цел на настоящия проект поставяме идеята за разширяването на знанията и компетенциите на всеки един от членовете на екипа, както и разпространението на резултатите от фундаменталните проучвания. Младите учени имат капацитет и знания да работят с ентусиазъм, да бъдат прецизни и да постигат поставените цели пред тях. Те имат сила и енергия, любопитство и хъс, които при добро менажиране могат да послужат за преизпълнението на поставените задачи. Това повишава имиджа на базовата организация и на финансиращата организация, както и реномето на българските учени по света. Работата на екипа ще бъде описана в поне 2 научни публикации и представена на поне 1 български и 1 международен научен форум.