Tutkijat tietävät kuitenkin, että on olemassa toinenkin haitallinen bakteeri nimeltä Streptococcus sobrinus, joka kiihdyttää hampaiden reikiintymistä joillakin ihmisillä, mutta tästä mikrobista tiedetään hyvin vähän. Tilanne muuttuu pian, sillä apulaisprofessori Paul Jensenin johtama Illinoisin biotekniikan tutkijaryhmä on onnistunut sekvensoimaan kolmen S. sobrinus -kannan täydelliset genomit.
Jensenin mukaan S. sobrinus -bakteeria on vaikea käsitellä laboratoriossa, eikä sitä esiinny kaikissa ihmisissä, joten tutkijat ovat sen sijaan keskittyneet vuosien varrella ymmärtämään vakiintuneemman ja yleisimmin esiintyvän S. sobrinus -kannan toimintaa. mutansia, joka sekvensoitiin vuonna 2002.
”Vaikka se on harvinainen, S. sobrinus tuottaa happoa nopeammin, ja se liittyy huonoimpiin kliinisiin tuloksiin erityisesti lasten keskuudessa”, totesi Jensen, joka työskentelee tutkijana kampuksen Carl R. Woese Institute for Genomic Biology -laitoksessa. ”Jos S. sobrinus esiintyy yhdessä S. mutansin kanssa, on vaarana, että hampaiden reikiintyminen on rajua, mikä tarkoittaa, että näiden kahden bakteerin välillä on jonkinlaista kommunikaatiota tai synergiaa, jota emme vielä ymmärrä.”
Nyt kun S. sobrinus -bakteerin sekvensointi on saatu valmiiksi, Jensen ja hänen oppilaansa rakentavat laskennallisia malleja, joiden avulla he yrittävät ymmärtää paremmin, miten nämä kaksi bakteeria ovat vuorovaikutuksessa toisiinsa nähden, ja ymmärtävät paremmin myös sitä, miksi S. sobrinus voi aiheuttaa niin voimakasta hampaiden reikiintymistä, kun se on yhdistelmässä S. mutansin kanssa. mutansin kanssa.
He ovat jo varmistaneet esimerkiksi sen, että S. sobrinusilta puuttuu täydelliset reitit quorum sensingille eli bakteerien kyvylle aistia lähellä olevia bakteereja, reagoida niihin ja lopulta lisääntyä.
Jensenin mukaan S. mutans -bakteerit lähettävät tuntosarvet perille peptidien muodossa saadakseen selville, montako toista S. mutans -solukkoa on lähellä. Kun S. mutans -solut saavuttavat tietyn kynnysarvon, ne hyökkäävät ja luovat ihmisen suuhun epätasapainon hyvien ja huonojen bakteerien välille, mikä johtaa nopeaan ontelonmuodostukseen.
”S. sobrinus -bakteerilla ei ole täydellistä järjestelmää, jolla se voisi tehdä tämän”, Jensen sanoo. ”Olemme todella uteliaita tutkimaan tätä tarkemmin ja selvittämään, mitä puuttuu ja miksi.”
Interenkiintoista on, että koko S. sobrinus -bakteerin genomin sekvensointi saatiin valmiiksi tiimin toimesta, joka koostui biotekniikan perustutkintoa suorittavista opiskelijoista ja opiskelijoista, jotka olivat kirjoilla yksivuotisessa insinööritieteiden maisterikoulutuksessa (M.Eng.) -ohjelmassa, eivätkä tohtorikoulutettavat, jotka tyypillisesti tekevät tämäntyyppistä tutkimusta useiden vuosien ajan.
”S. sobrinus -alalla tämä on uraauurtavaa työtä, koska alaa vaivasi tiedonpuute”, Jensen sanoi. ”Vuonna 2018 on yllättävää, että meillä oli kokonainen laji, joka aiheuttaa tauteja, eikä siitä ollut täydellistä genomia. Silti kunnianhimoinen opiskelijoista ja diplomi-insinööriopiskelijoista koostuva ryhmä sai sekvensoinnin valmiiksi vuodessa.”
Mia Sales, joka valmistui kandidaatiksi viime toukokuussa, sai valmiiksi kahden S. sobrinus -lajin kokoonpanot. Sales rakensi myös tietokoneen, jota muut ryhmän jäsenet käyttivät ensimmäisten genomikokoonpanojen tekemiseen.
Väitöskandidaatintutkija Will Herbert työskenteli projektin annotointiosuudessa, jossa hän etsi geenejä noin 2 miljoonan adeniini- (A), sytosiini- (C), guaniini- (G) ja tymiini- (T) nukleotidin ketjuista, jotka muodostavat S. sobrinuksen genomia.
Tutkimukseen ovat osallistuneet myös diplomi-insinööriopiskelijat Yuting Du, Amitha Sandur ja Naaman Stanley. ”Tämä työ on esimerkki opiskelijoiden kyvystä syntetisoida oppimiskokemuksensa täysin uudenlaiseen oivallukseen, jonka tuloksena syntyy omaperäinen tutkimusjulkaisu”, sanoi insinööritieteiden maisteriohjelman johtaja, professori Dipanjan Pan.
Illinoisin tiimi on ladannut sekvensointitiedot julkiseen GenBank-tietokantaan, jotta tutkijat ympäri maailmaa pääsevät käsiksi S. sobrinusin genomitietoihin. Heidän työnsä julkaistiin Microbial Resource Announcements -lehdessä otsikolla: ”Complete genomic sequences of Streptococcus sobrinus SL1 (ATCC 33478 = DSM 20742), NIDR 6715 (ATCC 27351 & 27352) ja NCTC 10919 (ATCC 33402).”
Työtä rahoitettiin NIH:n National Institute of Dental and Craniofacial Research -instituutin apurahalla ja Illinoisin biotekniikan insinööritieteiden maisteriohjelman apurahalla
.