Antibioottijäämä sytyttää bakteerien valot

Karjataloudessa käytetään runsaasti antibiootteja. Tämän pelätään aiheuttavan antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien kehittymisen ja siirtymiseen myös ihmisiin. Antibioottien käyttöä karjataloudessa pyritään säätelemään, jotta vastustuskyvyn leviämistä voitaisiin estää, ja vähentää ruoassa esiintyviä antibioottijäämiä.

Euroopan Unioni velvoittaa jäsenvaltiot toteuttamaan elintarvikkeiden vierasainevalvontaa. Ensin näytteistä seulotaan ne, joiden epäillään sisältävän jäämiä. Sitten jäämien luonne ja pitoisuus selvitetään kemiallisella analyysillä.

– Perinteisten seulontamenetelmien hyviä puolia ovat edullisuus ja yksinkertaisuus. Toisaalta nämä mikrobien kasvun estoon perustuvat menetelmät eivät ole kovinkaan herkkiä tai tarkkoja – on vaikeaa tai mahdotonta ennustaa, mikä antibiootti on kyseessä tai mikä sen pitoisuus on, Virolainen toteaa.
 

Edullinen, nopea ja tarkka seulontamenetelmä

Bakteeribioanturit ovat bakteerisoluja, jotka on geneettisesti muokattu tuottamaan jokin mitattavissa oleva signaali, kun ne kohtaavat tietyn aineen molekyylejä. Virolainen tutki ja kehitti väitöstyössään bakteerisoluja, jotka tuottavat bioluminesenssia eli valoa antibioottimolekyylien vaikutuksesta.

– Koska bakteeribioanturit reagoivat vain tiettyyn antibioottiryhmään, niiden avulla voidaan havainnoida jäämät entistä tarkemmin ja herkemmin. Tämä vähentää kalliiden kemiallisten analyysien tarvetta. Lisäksi bioanturimääritysten avulla voidaan seuloa nopeasti ja edullisesti suuria määriä näytteitä, Virolainen kertoo.

Virolaisen kehittämä tetrasykliiniantibioottien jäämien seulontamenetelmä on jatkotutkimuksessa todettu soveltuvaksi kananlihanäytteiden vierasainevalvontaan liittyvään rutiiniseulontaan. Toinen tutkimuksen kohteena oleva antibioottiryhmä olivat makrolidit, joille ominaista säätelyproteiinia Virolainen muokkasi paremmin bioanturikäyttöön soveltuvaksi.

– Bioanturien toiminta perustuu tavallisesti luonnosta löydettyihin säätelyproteiineihin. Välillä tarpeeksi hyviä säätelyproteiineja ei löydy, jolloin on otettava laboratoriokeinot käyttöön.

Väitöstyössään Virolainen kehitti myös elintarvikkeiden säilöntäaineena käytettävään nisiiniin reagoivan bakteeribioanturin. Sitä käytettiin nisiinin pitoisuuden määrittämiseen elintarvikkeista sekä nisiiniä tuottavien bakteerien nopeaan tunnistamiseen.

– Bakteeribioanturit ovat monikäyttöisiä. Niiden avulla voi esimerkiksi tunnistaa antibiootteja tuottavia mikrobikantoja sekä määrittää jäämiä myös muista kuin elintarvikenäytteistä, Virolainen toteaa.
 

Väitöstilaisuus perjantaina 7.9.

Filosofian maisteri Nina Virolaisen biotekniikan alaan kuuluva väitöskirja Antimicrobial detection illuminated: developing bioluminescent antibiotic biosensors based on bacterial gene regulatory elements (”Antimikrobiaalisten aineiden havainnointi valottuu: bakteerien geeninsäätelymekanismeihin perustuvien bioluminoivien antibioottibioanturien kehittäminen”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunnassa perjantaina 7.9.2012 kello 12 Festian Pieni Sali 1:ssä (Korkeakoulunkatu 8, Tampere).

Vastaväittäjänä toimii professori Sylvia Daunert (University of Miami). Tilaisuutta valvoo professori Matti Karp TTY:n kemian ja biotekniikan laitokselta.

Nina Virolainen (34) on kotoisin Turusta ja työskentelee biokemistinä Ductor Oy:ssä Helsingissä.

Lisätietoja: Nina Virolainen, puh. 050 303 5068, nina.virolainen@tut.fi