Spatiotemporal Dynamics of Collective Antibiotic Resistance in Microbial Communities
微生物群落集体抗生素耐药性的时空动态
基本信息
- 批准号:10406445
- 负责人:
- 金额:$ 32.17万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2027-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AchievementAntibiotic ResistanceAntibioticsArchitectureBacteriaBacterial InfectionsBehaviorBiological ModelsBiologyCancer BiologyCellsCommunitiesComplexDiseaseEcologyEnvironmentEvolutionExperimental ModelsHealthInnovative TherapyLengthMathematicsMedicalMicrobial BiofilmsMolecularPharmaceutical PreparationsPhysicsPopulationPublic HealthResearchResistanceRoleScienceShapesSpatial BehaviorStructureTestingWorkbacterial communitycell communitydrug discoverydrug resistant pathogenexperimental studymicrobialmicrobial communitypathogenic bacteriaprogramsresponsespatiotemporaltheoriestool
项目摘要
Project Summary
Antibiotic resistance is among the most serious threats to global public health in the 21st century. Bacteria
have a remarkable ability to evolve resistance to antibiotics, regardless of their class or mechanism of
action. Unfortunately, the pace of drug discovery lags far behind the rapid pace of emerging resistance.
As a result, there is an urgent need to understand how bacteria respond to antibiotics on multiple length
scales, ranging from the molecular level to the scale of entire microbial communities, in hopes of prolonging
the efficacy of current drugs or uncovering new potential therapies. In addition, it is critical to understand
how antibiotic resistance determinants evolve and spread in microbial populations. A number of recent
studies suggest that the response of cellular communities to antibiotics is often a collective phenomenon,
indicating that a detailed characterization of molecular mechanisms—while essential—may not be
sufficient to predict large-scale microbial behavior and evolution. In this proposal, we outline an integrated
research program aimed at understanding how collective interactions in bacterial communities impact the
dynamics and evolution of antibiotic resistance across multiple length scales, ranging from the large-scale
behavior of spatially extended communities to the single-cell architecture of biofilms. If successful, our
work will uncover new quantitative principles of microbial ecology, provide experimental model systems for
testing predictions of evolutionary theory, and clarify the role of community dynamics in shaping the
bacterial response to antibiotics. These results will enrich our understanding of how cellular cooperation is
disseminated in spatially complex environments, with potential implications for basic evolutionary biology
as well as other health-related fields, such as cancer biology, where multi-cellular coordination may
underlie disease. In the long term, the findings may even open the door to innovative therapies aimed at
destabilizing community structure in bacterial infections.
项目摘要
抗生素耐药性是对21世纪全球公共卫生最严重的威胁之一。细菌
无论其类别或机制如何
行动。不幸的是,药物发现的空间远远落后于新兴耐药性的快速步伐。
结果,迫切需要了解细菌对抗生素的多长度反应
从分子水平到整个微生物群落的尺度,量表,希望延长
当前药物的效率或发现新的潜在疗法。另外,要了解
抗生素耐药性如何决定微生物种群的进化和扩散。最近的许多
研究表明,细胞群落对抗生素的反应通常是一种集体现象,
表明分子机制的详细表征 - 虽然必不可少 - 但可能不是
足以预测大规模的微生物行为和进化。在此提案中,我们概述了一个集成的
研究计划旨在了解细菌群落中的集体互动如何影响
抗生素耐药性跨多个长度的动力学和演变,范围从大型
空间扩展社区对生物膜的单细胞体系结构的行为。如果成功,我们的
工作将发现微生物生态学的新定量原理,为实验模型系统提供
测试进化论的预测,并阐明社区动态在塑造塑造中的作用
细菌对抗生素的反应。这些结果将丰富我们对蜂窝合作的理解
在空间复杂的环境中传播,对基本进化生物学有潜在的影响
以及其他与健康相关的领域,例如癌症生物学,多细胞协调可能
基础疾病。从长远来看,这些发现甚至可能打开了针对创新疗法的大门
在细菌感染中破坏社区结构。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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