Spore resistance to atmospheric and low-pressure plasmas: insights in the mechanisms towards the development of a spore-based bioindicator

• Applicant: Professor Dr. Ralf Möller (†)
• Subject Area: Parasitology and Biology of Tropical Infectious Disease Pathogens ; Medical Physics, Biomedical Technology
• Term: from 2012 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 206620343

Aufgrund ihrer hohen Widerstandskraft von Bakteriensporen gegenüber verschiedener Desinfektionsmethoden und -mitteln, ist es notwendig die Mechanismen zu verstehen, die es Sporen erlaubt verschiedener Desinfektionsmethoden zu überleben. Gegenwärtig werden atmosphärische und Niederdruck- Plasmen mit immer größerer Häufigkeit verwendet um u.a. Lebensmittelverpackungen, medizinische Geräte, biologisch-gefährliches Material zu sterilisieren bzw. inaktivieren. In diesem Projekt werden vor allem Sporen von Bacillus subtilis 168, hier als Modellsystem für Sporenbildende Mikroorganismen, untersucht um systematisch den Einfluss von Spore-spezifische Schutzmechanismen sowie die Bedeutung von universellen und sporen-spezifischen DNA-Reparaturmechanismen gegenüber verschiedenen physikalisch und chemisch Stressparameter, die bei der Exposition verschiedener Plasmen auftreten, zu bestimmen. Um dieses Ziel zu erreichen wird ein integrativer Ansatz verschiedener Methoden verwendet, d.h. Überlebensanalysen mittels eines Koloniebildungtest, Charakterisierung der Sporenkeimung, Bestimmung der induzierten Schäden sowie Messung erzeugten Mutationen (wie z. Bsp.: Veränderungen in der Antibiotika-Resistenz). Für die Charakterisierung von DNA-Reparatur-Prozessen während der Sporenkeimung wird die Aktivierung von spezifischen Genen von behandelten und nicht-behandelten Sporen mit cDNA-microarrays untersucht. Genexpressionsprofile werden während der Sporenkeimung aufgezeichnet, um detaillierte Einblicke in die Aktivierung von Genen und deren Funktionsweise (regulons) während verschiedenen Stadien der Reparatur zu erhalten. Ein weiteres Ziel dieses Projektes die Entwicklung eines auf Sporen-basierenden Bioindikator (mit Sporen von B. subtilis 168 und des Bioindikatorstammes Geobacillus stearothermophilus ATCC 7953) für die Überwachung und Bewertung von Plasmasterilisationprozessen. Ziel dieser Arbeit ist es ein besseres Verständnis über die Funktionalität von universellen und Spore-spezifischen DNA-Reparatur- und Schutzmechanismen gegenüber atmosphärischen und Niederdruck-Plasmen zu erhalten.

• DFG Programme: Research Grants