Udefra closeup

Ny unik mikrobiom-rettet forskningsfacilitet på DTU

fredag 08 jan 21

Kontakt

Lone Gram
Professor
DTU Bioengineering
45 25 25 86

Kontakt

Aaron John Christian Andersen
Metabolomics Core Manager
DTU Bioengineering
45 25 61 38

Nye instrumenter

  • Opgradering af et konfokalt mikroskop (Leica SP8)
  • Et fluorescens-assisteret cellesorteringsapparat med fire lasere (Sony MA900)
  • En celletæller (Miltenyi MACSQuant VYB)
  • Et luminescensmikroskop (Nikon Ti2)
  • Et MALDI QTOF MSI (Bruker TIMS-ToF Flex)

MALDI MSI

Instrumentet er et Bruker TIMS-TOF Flex, og dette instruments vigtigste egenskab er, at det er i stand til at udføre billeddannende massespektrometri (MSI) og dermed vise placeringen af metabolitter på todimensionelle overflader. Det er også i stand til at udføre ion-mobilitetsspektrometri (TIMS), som bringer en anden dimension af adskillelse til LC-MS- og MALDI-MS-eksperimenter. TIMS er i stand til at adskille ioner (ladede molekyler) baseret på deres tværsnitsareal, en metode, der supplerer kromatografiske eller rumlige adskillelser, hvilket giver meget rigere metabolomiske datasæt.

Faciliteten er et stort skridt på vejen til at kunne bruge mikroorganismer i biologisk bekæmpelse af sygdomsfremkaldende organismer.

En bevilling på 13.7 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden har gjort det muligt for Center for Microbial Secondary Metabolites (CeMiSt) og DTU Bioengineering at etablere en forskningsfacilitet, der giver helt nye muligheder for at arbejde med komplekse mikrobiologiske systemer (mikrobiomer), samspillet mellem mikroorganismer og brug af denne forståelse til fx biologisk bekæmpelse af skadedyr i planter, probiotika i akvakultur, probiotika til mennesker og bekæmpelse af antibiotikaresistens.

Den hurtige udvikling og spredning af antibiotikaresistens, der af WHO vurderes til at være en af de største trusler mod menneskeheden, gør det tvingende nødvendigt at udvikle helt nye strategier til sygdomsbekæmpelse.

Styring eller modificering af mikrobiomet, som er en blanding af mikroorganismer, i en vært eller en økologisk niche, har vist sig som en af meget lovende metode til bæredygtig biologisk bekæmpelse af sygdomsfremkaldende mikroorganismer.

En række undersøgelser hos mennesker, dyr og planter har vist, at man ved at tilsætte særlige levende mikroorganismer eller ekstrakter fra mikroorganismer i nogle tilfælde kan opnå sygdomsbeskyttelse. Men nogen gange fejler det. De molekylære mekanismer, der ligger til grund for vellykkede forsøg – eller er forklaringen på de mislykkede forsøg – er i de fleste tilfælde ukendte. Hvordan og hvad er den molekylære interaktion mellem mikroorganismer og mellem mikroorganismer og deres vært?

Formålet med den nye forskningsfacilitet er netop at kunne besvare disse spørgsmål. Det er en unik facilitet, der kombinerer optiske mikroskopiske systemer med høj opløsning til billeddannelse af levende mikrobielle celler med de nyeste analyseteknologier, der muliggør rumlig visualisering, identifikation og kvantificering af de kemiske forbindelser og molekyler in situ (i det naturlige miljø) som mikroorganismerne danner i biologiske systemer.

MALDI photoIllustrationen er et massespektrometribillede (MSI) af kolonier af Phaeobacter-hæmmer kolonier taget af en Bruker TIMS-TOF Flex. Phaeobacterhæmmere er en marin bakterie og er kendt for at producere sekundære metabolitter, altså stoffer med kraftige bioaktive egenskaber. I dette billede ses fordelingen af molekylerne, og ud fra denne fordeling kan ses, at metabolitterne primært er placeret i kolonierne og mere i den ydre kant af kolonierne. Med MSI kan det typisk være svært at afbilde så små metabolitter, men Bruker TIMS-TOF Flex formår at gøre det med langt større masseopløsning og meget større følsomhed end vores nuværende instrumentering. Hver pixel i dette billede er 40 µm.

Professor og centerleder i CeMiSt Lone Gram, som sammen med flere kolleger har fået støtte til den nye facilitet, forklarer:

”For at kunne forstå (og bruge) den kemiske signalering i komplekse mikrobiologiske samfund, f.eks. til biobekæmpelse, er vi nødt til at finde ud af, hvilke kemiske signaler, der sendes, af hvilken organisme og hvor. Takket være denne facilitet kan vi identificere signalernes kemiske struktur og ved at overlejre disse kemiske kort på mikroskopbilleder med høj opløsning, kan vi udpege de mikrobiologiske aktører og deres roller i dette signalnetværk in situ.” 

Faciliteten gør det muligt at studere kompleks mikrobiel kemisk økologi i naturlige og manipulerede mikrobiomer, bestemme betingelserne og identificere effektormolekyler, der er forbundet med f.eks. sygdomsundertrykkende betingelser. Det vil også gøre det muligt at bestemme, hvor og hvordan en mikroorganisme (eller en population) skal være placeret for at udøve en virkning. Dette vil igen muliggøre en mere målrettet udvælgelse og manipulering af mikrobielle stammer samt en strategi for deres faktiske fysiske anvendelse.

Faciliteten bliver en del af DTU Metabolomics Core, som ledes af Aaron Andersen, og DTU Bioimaging Core, som ledes af Claus Sternberg. Forskningsfacilitetens ydelser er tilgængelige for akademiske og industrielle partnere.

Udefra med kran Forskerne inspicerer MALDI

Fotos: MALDI MSI er et af de vigtigste instrumenter i den nye facilitet og er det første af sin art, der installeres i Skandinavien. Her løftes den ind på plads på DTU of inspiceres efterfølgende.
Fotos 
taget af Charlotte Gotfredsen.

 

Relaterede Videoer  

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

Vis flere