《納米材料促進細菌耐藥基因水平轉移及機理研究》是依託中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院，由邱志剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米材料促進細菌耐藥基因水平轉移及機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邱志剛
- 依託單位：中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
納米材料安全性和細菌耐藥性擴散是全世界關注的兩大科學問題，但是由於納米材料的生產及套用釋放到水環境中的納米材料對大量存在於水環境中的耐藥細菌的影響尚未引起人們重視。我們在上一個國家基金資助下率先發現納米材料能夠促進細菌耐藥基因以接合轉移的方式進行轉移，在此基礎上進一步提出了納米材料促進細菌耐藥基因以轉化和轉導方式水平轉移的假說並通過以下研究內容進行驗證：觀察不同納米材料對細菌耐藥基因轉化與轉導的作用及規律；套用螢光示蹤技術、原子力顯微鏡、螢光共聚焦顯微鏡、透射電鏡等細胞生物學研究手段以及實時螢光定量PCR等分子生物學技術，從細胞和分子水平闡明納米粒子促進細菌耐藥基因以轉化和轉導方式水平轉移的機制。本項目不僅開闢納米材料環境安全研究的新領域，而且將進一步豐富細菌耐藥性轉移的科學知識，為控制細菌耐藥性的產生及深入研究納米材料的環境安全奠定理論與技術基礎，為納米材料的生產及安全套用提供指導。
結題摘要
納米材料安全性和細菌耐藥性擴散是全世界關注的兩大科學問題，但是由於納米材料的生產及套用釋放到水環境中的納米材料對大量存在於水環境中的耐藥細菌的影響尚未引起人們重視。我們在上一個國家基金資助下率先發現納米材料能夠促進細菌耐藥基因以接合轉移的方式進行轉移，在此基礎上進一步提出了“納米材料促進細菌耐藥基因以轉化和轉導方式水平轉移”的假說，研究納米材料在促進耐藥基因通過轉化和轉導方式進入細菌細胞的過程規律，從細胞和分子水平闡明納米粒子促進細菌耐藥基因以轉化和轉導方式水平轉移的機制。 本研究在實驗室中建立了納米材料作用下游離耐藥基因轉入細菌細胞的模型(轉化和轉導模型)，並研究了納米材料在游離耐藥基因重新進入菌體細胞的作用。研究發現多種納米材料均能促進不同尺寸攜帶耐藥基因的游離質粒重新進入大腸桿菌等革蘭氏陰性菌和金黃色葡萄球等革蘭氏陽性菌，而且能夠獲得高達7.4×106個轉化子/100ng 質粒。這一結果證實了水環境中的納米材料能夠高效率的使游離耐藥基因重新回到菌體細胞，造成耐藥基因的二次擴散。建立實驗數學模型分析轉化轉導方式在耐藥基因水平轉移中的比重關係發現轉化率隨著時間的延長在增大，轉導率隨著時間的延長先增大後減小。 納米材料協助游離耐藥基因進入菌體細胞的機制研究表明水環境中的納米材料能否吸附游離(胞外)的耐藥基因，保護其不被酶消解；納米材料能夠物理損傷細菌細胞膜，使細菌細胞膜上形成孔洞，游離耐藥基因或是納米材料載帶著耐藥基因通過孔洞進入細胞內，納米材料產生的ROS維持了細菌細胞膜上孔洞的存在，使耐藥基因進入細菌細胞內提供了機會。同時納米材料對與細胞膜以及跨膜轉運蛋白相關的調控基因產生影響，造成了耐藥基因的高效率進入菌體細胞。 本項目的研究結果進一步豐富了細菌耐藥性轉移的科學知識，為控制細菌耐藥性的產生及深入研究納米材料的環境安全奠定理論與技術基礎，為納米材料的生產及安全套用提供指導。
