Working with antibiotic resistance and microplastics at NORCE at my internship

Posted on 02/06/2022 by Sunniva Katharina Thode

Written by Eirill Spadoni, bachelor student at department of arctic and marine biology.

Microplastic pollution has become a serious issue in the last decades, impacting the health of entire ecosystems as well as our own. The roughened surface of down-graded plastic particles released into the waters makes them potential growth sites for bacteria to reproduce and easily transfer genetic material to each other, facilitating the emergence and spread of antibiotic resistant strains.

Antibiotics are limited and old ones are gradually meeting more and more resistant strains due to the careless use and disposal of antibiotics. As a result, as we go forward, we may find ourselves unable to cure even the most common bacterial infections.

The project I have been assigned consists of studying the effect of different types of microplastic on the antibiotic resistance of a common bacterium.

Me at the NORCE lab in Tromsø. Photo: private.

My task is to transform and grow bacteria with particles of nylon, a plastic polymer unfortunately very commonly found in our environment, and observe how its presence affects the antibiotic resistance of the bacterium Acinetobacter baylyi. These past weeks I was taught techniques to carry out the experiments. To get some practice before starting the actual experiments, we ran some control experiments without using microplastics. We started from basic things, like the preparation of LB (Lysogeny Broth) medium, a nutrient solution in which bacteria can multiply, and agar plates, gelatinous disks essential for the in-lab growth of bacterial colonies. Although these are very simple (and essential) procedures, they were new to me: during laboratory sessions at the university, all material had been previously prepared for us. As some of the plates contained antibiotics to allow only the bacteria with the resistance gene to grow, we were taught how to properly handle and dispose of them, along with other biohazardous waste, and about the importance of risk assessments.

We learned how to maintain a sterile environment by using laminar hoods, gas burner and the autoclave. Photo: private.

At the same time, we learned of more complex procedures, such as DNA extraction, where bacteria are treated with different chemicals to dissolve their membrane and remove everything other than the DNA containing the antibiotic resistance gene to be transferred to the other strain of bacteria.

The next step of the experiment was to grow overnight cultures of bacteria. I learned that bacteria can survive temperatures of -80C degrees (!), as they are stored for further use. In this case, we took frozen bacteria left from a previous run of the same experiments and suspended them in LB medium to allow them to grow. These were successively mixed with the extracted DNA to induce them to take up the antibiotic resistance genes in a process called transformation. I was familiar with the technique, as I had done it before in a molecular biology lab, but it was interesting to use the protocol provided along the material kit.

Once the bacteria had taken the resistance genes, we made different diluted solutions. This was also something I was familiar with from some microbiology labs I had had in year 2 of the bachelor program. But repeating it and doing it independently made me gain more confidence in the procedure.

After some days we counted the colonies. The colony counting was done using a different technique that the one I was used to. Where they were too many, only a portion was counted. The colonies were big enough to be counted without using a microscope and I used instead a clicker I had never seen before.

Lately I’ve also had the opportunity to observe and help with another related project that aims to observe the difference in antibiotic resistance related to the presence of microplastics in compost and manure from Italy and Norway. The two countries have different regulations related to the use of antibiotics in farming and plastic disposal, as well as (probably) different bacteria strains and different climate. This allows us to study whether the temperature also plays a role in the antibiotic resistance spread. The samples for the experiments in Tromsø are taken from Holt and a local farm. Both compost and manure are combined with microplastics and antibiotics to be analyzed and the presence of different bacteria measured and compared to the data coming from Italy.

My tasks in this project were pretty basic: transferring samples to testing tubes and rinsing them to make them ready to be analyzed, but I enjoyed learning about this different project. I found particularly interesting how institutions from different parts of the world can cooperate on one project for a common important goal!

This internship at NORCE is part of the UiT course BIO-2014 Praksis i næringslivet for biologistudenter.

Første inntrykk fra praksis hos NORCE i forskningsgruppen GEMS

Posted on 22/04/2022 by Sunniva Katharina Thode

Skrevet av Thea Ramona Olsen, bachelorstudent ved arktisk og marin biologi.

Jeg er på mitt siste år på bachelor i biologi ved UiT Norges arktiske universitet. Et av kursene jeg tar er BIO-2014 Praksis i næringsliv for biologistudenter. Som en del av kurset er jeg i praksis hos NORCE i forskningsgruppen genteknologi, miljø og samfunn (GEMS).

GEMS bryr seg om trygg bruk av bioteknologi og de driver med rådgivning og forskning. De bidrar med risikovurdering og rådgivning innen deres forsknings- og kompetanseområde. GEMS forsker på konsekvenser ved bruk av genteknologi og genmodifisering innen samfunn, helse og miljø.

Jeg valgte å ha min praksis hos GEMS fordi jeg alltid har hatt en stor interesse innen molekylær- og mikrobiologi. Interessen startet på ungdomskolen og har økt mens jeg har gått på videregående og universitetet. Jeg visste ikke mye om GEMS og gikk inn på hjemmesiden deres for å se hva de forsket på. Jeg ble nysgjerrig og interessert i arbeidet deres og tenkte at alle prosjektene ville være bli spennende og interessant å være med på. Heldigvis fikk jeg det prosjektet jeg syntes var mest interessant og mest spennende av alle.

Det jeg skal jobbe i praksisen er mikroorganismer som blir motstandsdyktige mot antibiotika i miljøet i prosjektet MicroPlastResist. I prosjektet forsker de på hvordan antimikrobiell resistens kan spre seg med hjelp av mikroplast, veldig små plast biter. Jeg skal jobbe med en eller flere typer plast og antibiotika typen kanamycin.

Mine forventinger til praksisen er å få et større bilde på hvordan en del av arbeidslivet til en biolog kan se ut. Jeg ønsker også å se om dette er noe jeg vil jobbe videre med når jeg er ferdigutdannet. Under studiet har jeg har vært mye på lab men jeg vil også se hvordan det er å jobbe på et laboratorium og utvikle meg videre.

Felles område, brukt til lunsj og sosialt samvær. Foto:privat.

De første dagene var akkurat som å starte på skolen igjen. En helt ny verden med erfarne og nye mennesker. Jeg er spent på hvordan oppholdet kommer til å bli, de nye menneskene jeg skal bli kjent med og erfaringene jeg kommer til å sitte igjen med.

Den første dagen fikk vi rask og detaljert informasjon om sikkerhet på labene. Hvis man ikke klarer å huske all den informasjonen så er de som jobber der alltid behjelpelig. Alle de ansatte som jeg har snakket med er hyggelige som gjør at man alltid føler seg velkommen. De er veldig hjelpsomme hvis du trenger hjelp på lab eller bare noe så enkelt som å lage kaffe.

Allerede dag 2 begynte vi på å jobbe på lab. Vi lærte mye nytt. Alt fra hvor utstyret er plassert, hva som trengs på lab og hvordan maskinen vi brukte fungerer. Denne maskinen har vi hørt om på universitetet, men aldri sett eller prøvd. Derfor ekstra gøy å få testet den selv.

Vi lager næringsmedium som bakterier kan vokse i (LB medium). Foto:privat.

Bilde 4 LB medium blir sterilisert med at vi varmer det opp til 121˚C i en autoklav. Foto:privat.

De som jobber backstage i forskningen

Posted on 10/12/2021 by Sunniva Katharina Thode

Skrevet av Arve Lynghammar og Kim Præbel, forskningsgruppe Genetikk (NFH).

BFE backstage blogg omtaler de mange ulike aktivitetene på fakultetet. Men ofte blir materiale samlet, opparbeidet og analysert av noen helt andre enn forskeren som speiler seg i rampelyset som førsteforfatter på artiklene. Vi snakker selvsagt om vår tekniske støtte – altså de som faktisk er backstage i forskning og undervisning. I denne bloggposten blir du bedre kjent med tre ingeniører som gjør et uvurderlig arbeid backstage for at BFEs store maskineri fungerer som det skal, uke etter uke.

Karin Strand Johannesen, overingeniør ved AMB

Hvor og hva jobber du mest med? Hvor lenge har du hatt denne jobben? Jeg jobber på Ferskvannsgruppa, og jeg har hatt denne jobben siden 2013. Jobben min er en god blanding av lab-arbeid, feltarbeid, feltkurs, opplæring av masterstudenter, HMS-arbeid, og å holde orden på utstyr og infrastruktur som ferskvannsgruppa har. Labarbeidet kan for eksempel være analyser av mageinnhold hos fisk, aldersavlesing av otolitter (ørestein), identifisering av zooplankton og identifisering og telling av parasitter hos fisk. På feltarbeid gjør vi ofte garnfiske i innsjøer for å samle inn fisk til ulike analyser, i tillegg til el-fiske og innsamling av bunndyr og zooplankton. Arbeidsoppgavene varierer alt etter hvilke prosjekter de vitenskapelig ansatte og stipendiatene holder på med.

Hva liker du med jobben din? Aller best liker jeg variasjonen i arbeidet. Ingen uker er like og i løpet av en arbeidsdag gjør jeg som regel mange ulike arbeidsoppgaver. Det er lite tid foran skjermen på kontoret, og det er bra siden jeg trives best med praktisk arbeid. Og så må jeg nevne kollegaene mine! De er en av hovedgrunnene til at jeg liker jobben min så godt, og vi har fokus på å være sosiale både på og utenfor jobb.

Hva liker du minst med jobben din? Egentlig er det ikke noe jeg misliker av de arbeidsoppgavene jeg har, fordi de er med på å gi stor variasjon.

Hvordan ser en optimal arbeidsuke ut? Det må være ei uke på feltarbeid, for eksempel i Pasvik eller Takvatnet. Det er lange og intense arbeidsdager, men en veldig trivelig måte å arbeide på. Vi er flere kollegaer, og ofte studenter, som jobber sammen. Vi får vært utendørs og vi både samler inn materiale og bearbeider dette på felt-lab.

Hvilken ressurs på fakultetet tenker du er den viktigste? Det syns jeg er vanskelig å si, fordi her er vi jo alle avhengige av hverandre. Jeg vil nevne studentene, for uten dem hadde jo ingen av oss andre vært her. Vi har mange trivelige og flinke studenter. Jeg syns det er veldig givende å være med på felt- og lab-kurs og å hjelpe/lære opp masterstudentene våre.

Shripathi Bhat, senioringeniør ved NFH

Hvor og hva jobber du mest med? Hvor lenge har du hatt denne jobben? Jeg er bioinformatiker og jobber med databehandlingsdelen. Hoveddataene jeg behandler er neste-generasjons-sekvenser (en streng med ATGC-bokstaver i en tekstfil, milliarder av dem). Store datamaskiner er nødvendig for å behandle dem. Mer spesifikt bruker jeg disse dataene til populasjonsgenomisk analyse, som er en sammenstilling av genomet (hele arvematerialet) til en art, i ett stykke. Så prøver jeg å koble de genomiske dataene til biologi. Jeg har jobbet i denne stillingen siden 2017.

Hva liker du med jobben din? Hvis ting går bra er dataanalyse ganske morsomt!

Hva liker du minst med jobben din? Selv om det kan se lett ut å sitte foran datamaskinen og knuse data er det utfordrende mange ganger. Det krever ekstremt fokus å lese mange programmanualer og gjøre mye prøving og feiling. Dette resulterer i et stort tap av energi i løpet av en arbeidsdag. En annen ulempe er at du sitter på ett sted i timevis og mange ganger møter du svært få mennesker i løpet av en arbeidsdag (i motsetning til i laboratorier).

Hvordan ser en optimal arbeidsuke ut? En optimal arbeidsuke forventer jeg selvfølgelig skal være jevn og at de planlagte prosjektene for den uken blir fullført. Men som alle andre som jobber med akademikere, møter du mange tekniske problemer når du arbeider med dataene. Det er frustrerende.

Hvilken ressurs på fakultetet tenker du er den viktigste? For meg er den viktigste ressursen en datamaskin med høy ytelse, inkludert IT-støtte, da det meste av dataanalysedelen jeg utfører krever store beregningsressurser. Jo større jo bedre. En annen viktig ting jeg trenger er internett. For bioinformatikere er internett den beste kilden til kunnskap og få hjelp fra det større bioinformatikkmiljøet.

Hege Devold, avdelingsingeniør ved NFH

Hvor og hva jobber du mest med? Hvor lenge har du hatt denne jobben? Jeg jobber på gruppen Marin Bioprospektering. Her har jeg jobbet i 11 år. Gruppa vår jobber med marin bioprospektering – blant annet med identifisering av nye bioaktive metabolitter fra marine dyr, alger og mikroorganismer. Det er dette jeg er mest involvert i. Nå har vi akkurat fått et nytt fokusområde på gruppa; isolering og identifisering av bakteriofager fra arktiske områder for antibakteriell bruk. Dette gleder jeg meg veldig til å jobbe med.

Hva liker du med jobben din? Jeg har alltid sett på lab-arbeid som et håndverk – det krever trening for å få «fingerfølelse» – og jeg liker handverket mitt veldig godt! Det jeg liker med akkurat vår gruppe er at vi jobber med hele prosessen – fra selve dyret til identifisering av peptider og mekanismer ned på struktur-nivå. Hele biologien er derfor involvert, og det blir lite rutinepreget. Forskningsfokuset føles også samfunnsnyttig. I tillegg synes jeg vi har et utrolig fint kollegialt fellesskap, og jeg trives derfor både faglig og sosialt.

Hva liker du minst med jobben din? Har egentlig ingenting jeg ikke liker 😊

Hvordan ser en optimal arbeidsuke ut? En optimal arbeidsuke er litt travel, med varierte oppgaver.

Hvilken ressurs på fakultetet tenker du er den viktigste? Vi som jobber med eksperimentell forskning er helt avhengige av at logistikken fungerer. Vi må ha det vi trenger for å kunne gjøre jobben vår. Derfor blir Tore med sine folk på lageret og John Terje og gjengen på Seksjon for fartøy og tekniske tjenester utrolig viktige. Tore sitter på en enorm og uvurderlig kunnskap om hva man får hvor, og folka på teknisk om hvordan ting og utstyr kan fikses. Det å ha denne kompetansen lokalt på bruket – noen som kan utstyret vårt, gjør service og reparerer – ikke bare letter hverdagen når behovet er der, men bidrar også i stor grad til bærekraft på fakultetet. Det hadde for eksempel kostet skjorta å få noen utenfra til å fikse 20 år gamle inkubatorskap, bare for å få beskjed om det at det er for gammelt. Det er ingen tvil om at lokal kompetanse øker levetida på det meste av utstyret vårt.

Neste gang du leser en vitenskapelig publikasjon, kan du sende en varm tanke til personene backstage som gjorde det mulig. Tusen takk til de tre som stilte opp!

Student Daniel finner molekyler i havdyr som kan bli nye medisiner

Posted on 29/03/2021 by Sunniva Katharina Thode

Skrevet av forsker Kine Østnes Hansen ved Marbio, Norges fiskerihøgskole.

I forskningsgruppa Marbio leter vi etter nye molekyler som kan utvikles til medisiner. Vi leter i planter, dyr og mikrober som lever i havet, fra kysten vår og opp til Nordpolen. Molekylene vi finner kan for eksempel brukes mot kreft og bakterier. Masterstudent i bioteknologi, Daniel Simonsen, er 24 år og kommer fra Vadsø. Han begynte i høst og skal være en del av vår forskningsgruppe i 10 måneder. Hos oss skal han finne og isolere molekyler fra et marint mosdyr, finne ut hvordan molekylene er bygd opp og teste hva de kan brukes til. Prøven Daniel skal jobbe med ble samlet inn fra havbunnen i Hinlopenstredet, som ligger mellom Spitsbergen og Nordaustlandet, i 2019.

I denne trålhaugen ligger flere kolonier av mosdyret som Daniel jobber med. Etter at (f.v.) Eivor, Renate, Gunilla og Gregg var ferdig med sorteringen, ble prøven sendt til Marbio for videre analyse. Foto: Espen H. Hansen.

Vi mennesker har alltid brukt naturprodukter for å få bedre helse. Tannanalyser av neandertalerne viser at de tygde på bark, som vi nå vet inneholder salisylsyre. En variant av salisylsyre brukes fremdeles som smertestillende i medisinen Aspirin. Andre kjente eksempler på medisiner fra naturen er morfin og antibiotika. Faktisk har over 50% av alle medisiner opphav fra naturen. Felles for de fleste er at de kommer fra dyr, planter og bakterier som lever på land. Dette er fordi livet på land er mer tilgjengelig for oss mennesker sammenliknet de som lever i havet. Planter, dyr og mikrober som lever i havet har samme rike innhold av molekyler som livet på landjorda. Ny teknologi har gjort det mulig å samle inn flere marine arter, og vi begynner å få medisiner med opphav fra havet. Men havet er stort, og bare en brøkdel av livsformene som lever her har blitt undersøkt for innhold av molekyler som kan videreutvikles til medisiner. Havområder i Arktis, der vi i Marbio samler inn prøver, er lite undersøkt. Siden det er så stor del av dagens medisiner som stammer fra naturen er det ikke vanskelig å forstå hvorfor vi er motiverte til å lete etter nye medisiner der ingen har lett før.

Forskningsgruppen Marbio har i dag 15 ansatte og 3 masterstudenter. Professor Jeanette H. Andersen (fremst t.h.) er gruppeleder. De ansatte har bakgrunn fra bioteknologi, biokjemi, mykologi, farmasi, virologi og molekylærbiologi. Vi har arbeidssted i Siva innovasjonssenter Tromsø. Vi har en variert arbeidsdag og mange spennende prosjekter på gang. Marbio er en flott plass å jobbe!

Det er flere grunner til at Daniel skal lete i mosdyr etter molekyler som kan videreutvikles til medisiner. Mosdyr er invertebrater (virvelløse dyr). Det betyr blant annet at de ikke har like bra immunsystem som oss mennesker. De fleste mosdyrene sitter fast på en plass på havbunnen, hvor de får næring ved å filtrere sjøvann. Det gjør at de er sårbare for angrep fra rovdyr og bakterier, eller kan bli overgrodd av andre arter. For å overleve produserer flere av invertebratene molekyler som er giftige for artene som truer dem, som en måte å beskytte seg. Molekylene er blitt bedre og bedre gjennom evolusjon: dyrene som lagde molekyler som ga best beskyttelse, overlevde. Det er denne molekyltypen Daniel ønsker å finne. Marbio har lang erfaring med å analysere biomasse fra invertebrater. Tidligere har vi blant annet funnet molekyler som fungerer mot brystkreftceller i et nesledyr (Thuiaria breitfussi) fra havet utenfor Bjørnøya (1). Flere masterstudenter har også gjort liknende arbeid som det Daniel gjør nå (2). Vi leter også etter aktive molekyler fra marine bakterier og sopp.

Marbio deler kontorlandskap med Marbank, den nasjonale marine biobanken. Her studerer Daniel det rike utvalget av prøver vi har tilgang til.

Daniel startet arbeidet med kjemisk analyse av et ekstrakt fra mosdyr. I ekstraktet fant han det vi tror er et kjent molekyl og fire som vi tror er nye. Etter å ha funnet disse begynte den tidskrevende oppgaven med å isolere forbindelsene. For å gjøre dette brukte Daniel avansert kjemisk utstyr som kan trekke ut enkeltmolekyler fra ekstraktet. I metoden, der vi bruker noe som heter en HPLC-kolonne, sorteres molekylene etter hvor fettløselige og vannløselige de er. Det gjør at vi får rene forbindelser som vi kan analysere videre. Etter flere måneder på kjemilaben er flere av prøvene til Daniel isolerte og klare til at vi skal finne ut hvordan de er satt sammen.

Daniel jobber med kjemisk isolering av fire antatt nye og et kjent molekyl fra mosdyrekstraktet.

Daniel skal finne ut hvordan molekylene er bygget opp med en kjemisk teknikk som heter NMR spektroskopi. Det skal han gjøre sammen med forskeren Johan Isaksson ved institutt for kjemi, UiT.

Utvalgte NMR spekter fra den tidligere kjente forbindelsen i Daniel sin mosdyrprøve. Spektrene forteller oss egenskapene til proton og karbonatomene i prøven, og hvordan disse atomtypene er plassert i forhold til hverandre.

Nå på våren skal Daniel teste om molekylene han har funnet kan brukes mot blant annet kreftceller, bakterier, sopp og mot bakteriell biofilm. Kort forklart testes stoffene i ulike konsentrasjoner mot de forskjellige målene. Både for å se om de er «aktive» (om de fungerer) og for å finne ut hvor kraftig aktiviteten er. Medisiner må virke kun på det de skal treffe i kroppen vår. Dette er for at medisinen skal virke godt nok og ikke gi for mange bivirkninger. Det beste i en slik første testrunde er at stoffene viser aktivitet i en av testene. Hvis et stoff for eksempel viser aktivitet mot en kreftcelletype betyr det at stoffet kan videreutvikles til en målrettet kreftmedisin. Det betyr en medisin som bare virker på syke celler og ikke ødelegger friske celler i kroppen. Tidligere har Marbio funnet molekyler som virker bare mot brystkreftceller (1). Når vi testet disse stoffene så vi at brystkreftcellene døde, mens andre celletyper ikke ble påvirket. Vi jobber nå med å forstå hvilke prosesser inne kreftcellene molekylet «angriper». I tillegg jobber vi i Marbio med flere stoffer vi har oppdaget. Blant annet jobber vi med stoffer mot blodkreftceller og som forhindrer at insulinproduserende celler hos pasienter med diabetes type I dør.

Dette er de første resultatene som viste oss at vi hadde funnet marine molekyler som virket mot brystkreftceller. I de lilla brønnene er det levende celler, i de gule brønnene er cellene døde. Et av molekylene er her testet i en konsentrasjonsserie mot brystkreftceller, hudkreftceller og normale lungeceller. Vi så en målrettet effekt mot brystkreftcellene og at stoffet var aktivt ved lave konsentrasjoner. Hudkreftcellene og lungecellene ble ikke påvirket av stoffet.

Hva vi skal gjøre videre med molekylene Daniel har funnet vil de første testrundene vise oss. Hvis stoffene er aktive mot kreftceller kan vi gjøre oppfølgingsstudier for å få en forståelse av hvordan kreftcellene dør. Dette kan inkludere ulike stadier av cellesyklusen, om molekylene påvirker signalene imellom cellene eller om cellene dreper seg selv (dette kalles apoptose). Daniel sin masteroppgave vil være tilgjengelig i Munin i slutten av mai 2021.

(1) Molekyl fra havet dreper brystkreftceller.

BFE backstage

– en blogg om biovitenskap, fiskeri og økonomi

Tag Archives: bioteknologi