MA - LMG - Laboratoriet for Mikrobiell Genteknologi

Bakteriosiner er meget mangfoldige i naturen; de finnes i ulike kjemiske sammensetninger, struktur og funksjon, og man finner dem overalt, dvs. hvor man finner bakterier finner man også bakteriosiner. Det er utrolig mye interessant man kan forske på disse molekylene, fra de grunnleggende til de anvendte. De grunnleggende inkluderer hvordan de blir laget, hvilke gener som står for biosyntesen, hvordan genene blir regulert, hvordan de gjenkjenner målceller (gjenkjennelsesmekanisme), hvordan de dreper målceller (virkningsmekanisme), og relasjon mellom struktur-og-funksjon i et bakteriosin. De anvendte er for eksempel å utvikle disse til verktøy for å bekjempe mot infeksjoner, antibiotika-resistens, biofilmdannelse, eller til naturlige konserveringsmidler i mat. 

Her er noen temaer for mulige mastergradsoppgaver hos oss:

Tema bacteriosin skreening 

Det er mange bakterier som gjør oss syke, enten ved å infisere oss direkte eller via kontaminert mat.  Mange av dem er blitt antibiotika-resistente, og behandlingen av noen vanlige infeksjoner med antibiotika har derfor blitt dårlig eller ikke fungert i det hele tatt. Det er et stort og globalt behov for nye antimikrobielle forbindelser og strategier for å bekjempe mot antibiotika-resistens. I dette området kan bakteriosiner være et meget viktig verktøy siden de har vist seg å være effektive mot antibiotika-resistente bakterier. Aktuelle MS oppgaver er å skreene for nye bakteriosiner som er aktive mot relevant patogener og deretter rense og karakterisere dem biokjemisk og genetisk. Kontaktperson: Dzung Diep

Tema funksjonell genetikk 

Vi har mange bakteriosin-produsenter som er isolert og genomsekvensert. Disse inneholder grupper av kjente og ukjente biosyntetiske gener. Vi ønsker å funksjonelt karakterisere dem. Dvs, å klone biosyntetiske gener for å studere deres funksjon i blant annet transport, immunitet, gen-regulering, modifisering etc. Kontaktperson: Dzung Diep

Tema virkningsmekanisme 

De fleste bakteriosiner er smalt spekteret, dvs. hvert gjenkjenner og dreper en definert gruppe av målceller. Dette egenskapet kan være meget nyttig i noen sammenheng, for eksempel å fjerne en uønsket bakterie/patogen fra et miljø uten å negativt påvirke de nyttige bakterier som lever i samme miljø.  Hva som står bak denne spesifikke gjenkjennelse er ukjent for de fleste bakteriosiner. Ønsker du løse dette mysteriet sammen med oss så er du velkommen. Kontaktperson: Dzung Diep

Tema bakteriosin struktur 

Er du interessert i struktur og funksjon og bor i Oslo eller på Ås? I samarbeid med en gruppe fra UiO studerer vi strukturen til ulike bakteriosiner og ser på sammenheng mellom struktur og funksjon. Vi bruker ulike teknologier blant annet CD og NMR. Kontaktperson: Dzung Diep

Tema antibiofilm 

Mange patogener danner biofilm for å etablere infeksjon og/eller for å beskytte seg mot ytre angrep, for eksempel antimikrobielle responser fra vårt immunforsvar eller antibiotika. Dette er et stort problem i infeksjonsbehandling. Bakteriosiner er små og amfifiliske molekyler som gjør at de blir relativt løselige både i vandig og hydrofobt miljø og dermed kan lett trenge seg inni biofilm. Bacteriosiner kan derfor være meget nyttige som et antibiofilm-middel. Vi har etablert biofilm-assayer og studert antibiofilm-egenskap hos noen bakteriosiner. Vi har flere bakteriosiner og flere biofilm-dannende patogener som vi ønsker å studere nærmere på. Vil du være med? Kontaktperson: Dzung Diep

Tema bakteriosin i terapi 

På KBM har vi en musefasilitet som vi har brukt til å studere terapeutisk potensiale til bakteriosiner. Det er både til systemisk og overflate infeksjon. Vi bruker luciferase-merkede patogener og in vivo imaging teknologi for å kunne følge utviklingen av infeksjon under behandling med bakteriosiner. Det er et meget spennende og viktig forskningsområde som er relevant for både human- og dyremedisin. Kontaktperson: Dzung Diep

Tema stress respons og antibiotika-resistens 

Mange patogene bakterier utvikler resistens mot en rekke antibiotika via stress respons. Bakterier har ulike typer stress respons og disse mekanismene er regulert slik at cellens fysiologi og morfologi forandrer seg når cellen er utsatt for stress. Disse forandringene gjør at bakterier blir motstand-dyktige mot ytre angrep som antibiotika. Vi ønsker å studere hvordan stress signaler registreres på molekylært nivå, og hvordan og hvilke responser, i form av genuttrykk og fysiologiske og morfologiske forandringer, settes i gang for at bakterier blir resistente. Dette forskningsområdet er viktig for å kunne forstå hvordan patogene blir resistente, og kunnskapen fra dette er meget nyttig å ha med for å unngå resistensutvikling når en skal planlegge behandling mot infeksjoner. Kontaktperson: Dzung Diep   

Melkesyrebakterier og propionsyrebakterier har viktige funksjoner i matproduksjon.

De har blitt brukt i hundrevis av år, men fortsatt har man ikke full kontroll i fermenteringene, kvaliteten blir ikke som forventet. Bakteriofager spiller en viktig rolle her.  Med DNA sekvensering har vi funnet fram til nye metoder å studere bakteriofagutvikling og trolig nye metoder for å avdekke bakteriofagene funksjon i fermentering. Oppgaven vil omfatte mikrobiologisk lab-arbeid med bakteriofaganalyser, analyser av ost og DNA sekvensering. Vi har oppdaget nye egenskaper ved melkesyrebakterier og propionsyrebakterier, egenskaper kan ha stor betydning blant annet i å bekjempe store folkesykdommer. Vi ønsker å beskrive og kartlegge slike bioaktive komponenter bedre. Dette er et pågående arbeid samarbeid med leger og andre eksterne forskningsmiljøer. Arbeidet vil omfatte mikrobiologisk laboratoriearbeid og kjemiske analyser. Kontaktperson: Helge Holo

MiDiv Lab, a part of the LMG group 

(information in English)

For more information contact Knut Rudi, email knut.rudi@nmbu.no, mobile 980 62 412 

The main research objective of the MiDiv Lab is to develop and implement a complete analytical concept for microbial community analyses. We want to understand basic concepts related to co-evolution of the animal host and intestinal bacteria, and to use this information to improve human and animal health. We have more than 190 scientific publications and 20 patents in this field, with a recent 12 million NOK Fripro project from the Norwegian Research Council. The lab also holds the only Norwegian editor in the level 2 (top 20 %) journal Applied and Environmental Microbiology, in addition to holding the chief editor position for the gut microbiota section Frontiers in Microbiology, one of the largest microbiology journals in the world.  

We have recently used the knowledge and competence gained in gut microbiota analyses in order develop strategies for environmental monitoring. The Norwegian Research Council have financed a 20 million NOK project to develop a new standard for environmental monitoring connected to aquaculture and oil industry. We are also in the process of commercializing novel test strategies for environmental monitoring, with the aim of implementing DNA-based strategies as routine.  

If you take a master thesis in our lab then you can either continue a research career within the topic microbial diversity, or you can go to the biotechnology industry. Due to the emergence of new sequencing technologies this is a very popular and fast moving field. The company Genetic Analysis (www.genet-analysis.com) with about 20 employees was established based on ideas and technologies developed in our lab. We also foresee new possible jobs connected to the use of DNA in environmental surveillance. 

Examples of master projects:  

The projects given below do not represent a full list of potential projects. Tailor made projects can also be given for students with special interests in the field of microbial diversity and monitoring.  If you are interested in any of the projects below, or alternative projects, please contact me so that we can discuss the possibilities further. 

The human infant gut microbiota 

The colonization by gut bacteria at infancy is crucial for proper immune development and gut maturation. At birth, we are nearly sterile, while just after a few days of life we become densely colonized by bacteria. How and when we acquire the adult associated bacteria, are not yet completely understood. We have done several groundbreaking discoveries connected to both mother to child transmission of gut bacteria, and the transition from an infant- adult like gut microbiota.  

The project will be a part of PreventADALL https://oslo-universitetssykehus.no/avdelinger/barne-og-ungdomsklinikken/preventadall, one of the worlds largest studies on the association between bacteria and allergy with a recent publication in the worlds leading medical journal Lancet. PreventADALL includes a team of 50 world-leading scientists and doctors. 

The main current research topics relate to 1) understanding the role of bacterial warfare in shaping the development of the human infant gut microbiota, 2) understanding the selection and cross-feeding of microorganisms in the transition from an infant- to adult-like gut microbiota composition, and 3) the mother to child transmission of gut bacteria. These projects are a part of the 12 million NOK UnveilMe project financed by the Norwegian research council.  

Recent publications: 

  1. AvershinaE, Cabrera Rubio R,Lundgard K, Perez Martinez G, Collado MC, Storro O, Oien T, Dotterud CK, Johnsen R, Rudi K: Effect of probiotics in prevention of atopic dermatitis is dependent on the intrinsic microbiota at early infancyThe Journal of allergy and clinical immunology 2017, 139(4):1399-1402 e1398. 
  2. RehbinderEM,Lodrup Carlsen KC, Staff AC, Angell IL, Landro L, Hilde K, Gaustad P, Rudi K. 2018. Is amniotic fluid of women with uncomplicated term pregnancies free of bacteria? Am J Obstet Gynecol 219:289 e1-289 e12. 
  3. SkjervenHO,Rehbinder EM, Vettukattil R, LeBlanc M, Granum B, Haugen G, Hedlin G, Landrø L, Marsland BJ, Rudi K, et al 2020. Skin emollient and early complementary feeding to prevent infant atopic dermatitis (PreventADALL): a factorial, multicentre, cluster-randomised trial. Lancet.  
  4. Nilsen M,LokmicA, Angell IL, Lodrup Carlsen KC, Carlsen KH, Haugen G, et al. Fecal Microbiota Nutrient Utilization Potential Suggests Mucins as Drivers for Initial Gut Colonization of Mother-Child-Shared Bacteria. Appl Environ Microbiol. 2021;87(6). 
  5. Nilsen M,MadelenSaunders C, Leena Angell I, Arntzen MO, Lodrup Carlsen KC, Carlsen KH, et al. Butyrate Levels in the Transition from an Infant- to an Adult-Like Gut Microbiota Correlate with Bacterial Networks Associated with Eubacterium Rectale and Ruminococcus GnavusGenes (Basel). 2020;11(11). 

Environmental monitoring 

We foresee that environmental monitoring will become one of the most important biotechnology fields in the future. We are interested in developing novel strategies for environmental monitoring aquaculture based on bacteria in sediments. This project is a part of national effort to develop new standards environmental monitoring based on DNA analyses from bacteria. The project will both involve basic biogeochemical processes in the sea, in combination with new sequencing techniques, enabling on-site monitoring strategies. The project involves a collaboration with Havforskningsinstituttet and Aquaplan-NIVA, in addition to the main industry in Norway, involved in environmental surveillance in the 20 million NOK project AquaeD. 

The possible master projects can be connected to 1) understanding how the aquaculture industry affects the sediment microbiota composition and metabolism, or 2) the implementation of nanopore sequencing for environmental surveillance  

Recent publications: 

  1. Angell IL, Nilsen M, Carlsen KCL, Carlsen KH,HedlinG, Jonassen CM, et al. De novo species identification using 16S rRNA gene nanopore sequencing. PeerJ. 2020;8:e10029. 
  2. R. Pettersen1, .Ormaasen, I. L. Angell, N. G. Keeley3, A. Lindseth4, L. Snipen and K. RudiOrganic carbon load associated with tipping point in seafloor microbiota diversity and function FEMS Mic Ecol 2021 submitted 

 The salmon associated microbiota 

Salmon are carnivores and were farmed on a diet rich in fish meal and fish oil until about 15 years ago. Scarcity of marine feed ingredients has forced the adoption of a diet where >70% now comes from plants. A major factor in adapting the salmon to a plant based diet is the gut microbiota. Still, however, our knowledge is very limited related to how the gut microbiota responds to dietary changes, and what effect this will have on salmon health. 

In this project we will determine collective taxonomic and gene composition of the salmon microbiome in different sections along the salmon gastrointestinal tract, with a particular focus on the fresh- to seawater transition. We will also determine the functional repertoire of the different taxonomic groups. A set of omics techniques, such as Illumina 16S rRNA gene sequencing, shotgun metagenome sequencing and digital PCR will be used. The master project will be a part of a large 40 mill NOK effort to genetically –, and functionally characterize salmon. 

Recent publications: 

  1. Knut Rudi , Inga Leena Angell, Phillip B. Pope , Jon Olav Vik , Simen Rød Sandve  and Lars-Gustav Snipen A stable core gut microbiota across fresh- to saltwater transition for farmed Atlantic salmon2018. Applied and Environmental Microbiology.  
  1. Jin Y, Angell IL, Rod Sandve S, Snipen LG, Olsen Y, Rudi K. 2019. Atlantic salmon raised with diets low in long-chain polyunsaturated n-3 fatty acids in freshwater have a Mycoplasma-dominated gut microbiota at sea. Aquaculture Environment Interactions 11:31-39. 
  1. Dvergedal H, Sandve SR, Angell IL, Klemetsdal G, Rudi K. Association of gut microbiota with metabolism in juvenile Atlantic salmon. Microbiome. 2020;8(1):160. 

 

Published 30. mars 2021 - 16:00 - Updated 24. oktober 2021 - 18:53