Bakterielle Infektionen bekämpfen, die Aquakulturzucht verbessern
Forscher der UCF und des MIT nutzen Meeresfrüchte aus landwirtschaftlicher Zucht als Modell für die Entwicklung neuer Technologien zur Bekämpfung pathogener Bakterien.
Der Mikrobiologe Dr. Salvador Almagro-Moreno von der University of Medicine und Dr. Otto Cordero vom MIT erhielten kürzlich ein Stipendium der National Science Foundation, um synthetische Mikrobiome - Gemeinschaften von Mikroorganismen - zu schaffen, die aquatische Umgebungen besser vor Bakterien schützen.
Das Team entdeckte, dass Mikroben in "ökologischen Modulen" organisiert sind, die gemischt und aufeinander abgestimmt werden können, um Mikrobiome zur besseren Bekämpfung von Krankheitserregern zu erstellen. Sie arbeiten mit Garnelenfarmen in Ecuador zusammen, um neue mikrobielle Gemeinschaften für die Aquakultur aufzubauen, die die Gesundheit der Garnelen verbessern.
Nach Angaben der National Oceanic and Atmospheric Administration werden etwa 50 Prozent der weltweit konsumierten Meeresfrüchte in Aquakulturen gezüchtet, und diese Zahl wird voraussichtlich noch steigen, da die weltweite Nachfrage nach Meeresfrüchten die natürlichen Quellen übersteigt. In Aquakulturbetrieben werden Garnelen und andere Meeresfrüchte in geschlossenen Tanks gezüchtet, in denen Bakterien den gesamten Bestand infizieren können, was für die Gesundheit der Verbraucher ein potenzielles Problem darstellt.
Das UCF-MIT-Team arbeitet mit Landwirten in Ecuador zusammen, weil dieses Land zu den drei größten Garnelenexporteuren der Welt gehört. Im Jahr 2022 produzierte Ecuador 2,34 Milliarden Pfund Garnelen im Wert von über 6,6 Milliarden Dollar - ein Großteil dieser Meeresfrüchte gelangte auf die US-amerikanischen Märkte.
"Jede Krankheit kann sich schnell ausbreiten, und es ist schwierig, infizierte von nicht infizierten Garnelen zu unterscheiden", sagte Dr. Almagro-Moreno. "Die Auswirkungen von Mikroorganismen auf die Tiergesundheit und die Krankheitsresistenz sind Bereiche, die unsere Fähigkeit, Lebensmittel zu produzieren, stark beeinträchtigen können.
Anhand einer schnell wachsenden Salinenkrebsart namens Artemia salina wird das Team testen, wie verschiedene synthetische mikrobielle Gemeinschaften die Resistenz der Garnele gegen Vibrio parahaemolyticus, ein pathogenes Bakterium , das sich im Wasser ausbreitet, erhöhen. Dr. Almagro-Moreno vergleicht das Verfahren mit dem Einsatz von Probiotika zur Verbesserung der Darmgesundheit, allerdings in einer ausgefeilteren und gezielteren Form.
"Es handelt sich um eine reale Anwendung", sagte Dr. Almagro-Moreno, die nicht nur die Ausbreitung der Bakterien verfolgen, sondern auch untersuchen wird, wie die Garnelenproduktion maximiert werden kann. Das Team hofft, den Landwirten dabei helfen zu können, herauszufinden, wie und warum Bakterien Aquakulturbetriebe infizieren und wie man dies am besten verhindern kann.
Die UCF erhielt von der NSF fast 500.000 $ für ihre Arbeit an diesem Projekt. Mit dem Zuschuss wird auch ein Brückenprogramm zwischen UCF-MIT und dem Nationalen Zentrum für Aquakultur und Meeresforschung in Ecuador finanziert. Diese Zusammenarbeit wird es den amerikanischen Wissenschaftlern ermöglichen, Ecuador zu besuchen, um Ideen auszutauschen, neue Systeme zu implementieren und ecuadorianische Forscher nach Amerika zu bringen, um die neuen Techniken und Ansätze des Teams zu erlernen.
"Unser ultimatives Ziel ist es, diese Techniken auf die eigene Aquakulturproduktion in den USA zu übertragen, z. B. auf Austernfarmen, und schließlich in der Lage zu sein, menschliche Infektionen zu behandeln und zu verhindern", so Dr. Almagro-Moreno.
Die Verwendung synthetischer Mikrobiome zur Vorbeugung bakterieller Infektionen ist der neueste Weg für Dr. Almagro-Moreno, dessen Arbeit sich auf Vibrio cholerae, den Erreger der Cholera, und das fleischfressende Bakterium Vibrio vulnificus konzentriert, das vor allem an der Ostküste Floridas vorkommt. Sein Team untersucht Umweltfaktoren und genetische Merkmale, um zu verstehen, wie sich harmlose Bakterien entwickeln und anpassen, um für den Menschen ansteckend zu werden.
Als Autor von 42 Veröffentlichungen in renommierten Fachzeitschriften und Büchern spielt er eine immer wichtigere Rolle in der wissenschaftlichen Kommunikation über Infektionskrankheiten. Im vergangenen Jahr wurde er von Trends in Microbiology, der führenden Fachzeitschrift für Mikrobiologie, eingeladen, einen Artikel über die Entstehung von Krankheitserregern zu schreiben, und die Zeitschrift American Scientist bat ihn, eine Titelgeschichte über die Bedeutung des Verständnisses der Entwicklung von Krankheitserregern zu schreiben. In diesem Jahr war er Mitherausgeber eines Buches über "Vibrio spp. Infektionen" für Springer Nature und erstellt Gutachten für die FDA über fleischfressende Bakterien. Die Research Corporation for Science Advancement ernannte ihn kürzlich zum Scialog Fellow für seine Arbeit, in der er sich mit dem Risiko neu auftauchender Krankheitserreger beschäftigt. Letztes Jahr war er der erste UCF-Forscher, der den renommierten Burroughs Wellcome Fund Investigator in the Pathogenesis of Infectious Disease Award erhielt.
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