Το εργαστήριο Μικροβιολογίας Συστημάτων και Εφαρμοσμένης Γονιδιωματικής, του Τμήματος Μηχανικών Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Πατρών έχει ως τρεις ερευνητικούς πυλώνες, με κύριο ερευνητικό αντικείμενο την μελέτη των μικροοργανισμών σε ακραία περιβάλλοντα αλλά και στις συμβιωτικές σχέσεις που αναπτύσσουν με άλλους οργανισμούς
Τα τελευταία χρόνια η ερευνητική δράση αυτού του πυλώνα έχει εστιαστεί σε έντομα με αγροτικό ενδιαφέρον όπως είναι οι αφίδες, η μύγα της Μεσογείου, διάφορα είδη του γένους Bactrocera, ο αλευρώδης, αλλά και σε έντομα με υγειονομικό ενδιαφέρον όπως οι μύγες τσε-τσε, και πρόσφατα το κουνούπι. Σκοπός είναι η αξιοποίηση των βακτηριακών κοινοτήτων για την ανάπτυξη μεθόδων καταπολέμησης που να είναι φιλικές προς το περιβάλλον. Εστιαζόμαστε κυρίως στα αναπαραγωγικά παράσιτα όπως είναι η Wolbachia, Spiroplasma, Cardinium, Arsenophonus, Rickettsia που μπορούν και επάγουν αναπαραγωγικές ανωμαλίες. Η πιο σημαντική είναι αυτή της Κυτταροπλασματικής Ασυμβατότητας (ΚΑ). Η αξιοποίηση της ΚΑ με την τεχνική του Ασύμβατου Εντόμου (Incompatible Insect Technique) μπορεί να οδηγήσει στον έλεγχο επιβλαβών εντόμων όπως έχει παρουσιαστεί σε μελέτες που έχουν γίνει με τη μύγα της Μεσογείου (Ceratitis capitata) και τον δάκο της ελιάς (Bactrocera oleae).
Έμφαση έχει δοθεί σε Ελληνικά οικοσυστήματα όπως είναι αλυκές, ανοξικές λιμνοθάλασσες, απόβλητα ελαιοτριβείων, βιολογικοί καθαρισμοί βιομηχανιών κ.α. με σκοπό: (α) την κατανόηση και χαρτογράφηση των μικροβιακών κοινοτήτων που αναπτύσσονται σε ακραία περιβάλλοντα, (β) τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ διαφορετικών μικροβιακών κοινοτήτων, (γ) την επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην ανάπτυξη και εγκαθίδρυση των μικροβιακών κοινοτήτων, (δ) την ταυτοποίηση παθογόνων μικροοργανισμών από περιβαλλοντικά δείγματα και (ε) την απομόνωση και το χαρακτηρισμό νέων ειδών βακτηριών και αρχαίων.
Η παραπάνω προσπάθεια πραγματοποιείται με τη χρησιμοποίηση νέων προηγμένων τεχνολογιών (ομικές τεχνολογίες). Το εργαστήριο Μοριακής Γενετικής και Μικροβιολογίας διαθέτει ένα λειτουργικό σύστημα μικροσυστοιχιών της Affymetrix με το οποίο μελετάται η δομή των μικροβιακών κοινοτήτων από περιβαλλοντικά δείγματα χωρίς να απαιτείται η καλλιέργεια των μικροοργανισμών στο εργαστήριο. Επίσης τα τελευταία 4 χρόνια χρησιμοποιούμε τις νέες τεχνολογίες αλληλούχισης για τη μελέτη και χαρακτηρισμό της μικροβιακής ποικιλότητας (βακτηρίων, αρχαίων, και μυκήτων) με την απευθείας αλληλούχιση των προϊόντων ενίσχυσης χωρίς κλωνοποίηση (amplicon sequencing). Τέλος, χρησιμοποιώντας καινοτόμες ομικές τεχνολογίες έχει ξεκινήσει μια προσπάθεια αποκρυπτογράφησης γονιδιωμάτων αλλά και των μεταβολικών ιδιοτήτων που έχουν ενδιαφέρουσες μικροβιακές κοινότητες. Ομοίως, με τη μεταγονιδιωματική μπορούμε να μελετήσουμε τη μικροβιακή «μαύρη ύλη» (microbial dark matter), αυτή δηλαδή που δεν μπορεί να χαρακτηριστεί χρησιμοποιώντας τις μέχρι τώρα γνωστές μεθόδους καλλιέργειας στο εργαστήριο. Με τον τρόπο αυτό έχουμε την ικανότητα να μελετάμε όχι μόνο απομονωμένα βακτηριακά στελέχη αλλά το μεταβολικό προφίλ μικροβιακών κοινοτήτων. Με βάση τα παραπάνω έχει ξεκινήσει μια προσπάθεια μελέτης των μικροβιακών κοινοτήτων στη λιμνοθάλασσα του Αιτωλικού χρησιμοποιώντας μια μεταγονιδιωματική προσέγγιση.
Mια πρόσφατη τεχνική που εφαρμόζει το Εργαστήριο Μοριακής Γενετικής και Μικροβιολογίας είναι η χρησιμοποίηση της Γονιδιωματικής του Ενός Κυττάρου (Single Cell Genomics). Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει τον προσδιορισμό του γονιδιώματος από υποψήφιες διαιρέσεις (candidate division) βακτηρίων και αρχαίων που δεν μπορούν να καλλιεργηθούν στο εργαστήριο.
Τέλος, το έχουμε την δυνατότητα ανάπτυξης νέων εργαλείων. Στα πλαίσια ευρωπαϊκού προγράμματος αναπτύχθηκε μικροσυστοιχία DNA υψηλής πυκνότητας με την δυνατότητα να χαρακτηρίζει 20 οικογένειες γονιδίων που έχουν την δυνατότητα αποδόμησης 5 ομάδων φυτοφαρμάκων. Η μικροσυστοιχία περιέχει πάνω από 10,000 ανιχνευτές και προστατεύεται από συμφωνητικό συνεργασίας (secret know-how).
Τους τελευταίους 18 μήνες το Εργαστήριο Μοριακής Γενετικής και Μικροβιολογίας ανέπτυξε μια επιπλέον ερευνητική δραστηριότητα, με την δημιουργία πρωτοκόλλων για την ανίχνευση παθογόνων ιών, και με τη μελέτη και χαρακτηρισμό των μικροβιακών κοινοτήτων σε νύμφες και ιχθύδια ιχθυοκαλλιεργειών.
Στα πλαίσια αυτής της ερευνητικής δραστηριότητας: (α)Έχουν αναπτυχθεί πρωτόκολλα ανίχνευσης του ιού SJNNV, και (β) Μελετηθεί το βακτηριακό προφίλ τσιπούρας από την λιμνοθάλασσα του Μεσολογγίου χρησιμοποιώντας καλλιεργητικές και προηγμένες μοριακές τεχνικές.
<aside> 💡 Department of Energy (DOE, USA), Joint Genome Institute (2010-2012), Proposal ID: CSP-335, “Unraveling the unique microbial diversity of the Etoliko lagoon in Western Greece through a single cell genomics approach”. Συμμετοχή ως επιστημονικώς υπεύθυνος. Προϋπολογισμός: Αλληλούχιση 25 γονιδιωμάτων.
</aside>
<aside> 💡 SEVENTH FRAMEWORK PROGRAMME, Marie Curie, Industry-Academia Partnerships and Pathways (2013-2017) Τίτλος: **“**Pesticides: Felicity or curse for the soil microbial community?”. Επιστημονικώς υπεύθυνος του έργου για το Πανεπιστήμιο Πατρών. Προϋπολογισμός: 300,000 €.
</aside>
<aside> 💡 ****ΓΓΕΤ, ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ ΙΙ (2013-2015). Τίτλος: «Genomic selection in dairy sheeps”. Επιστημονικώς Υπεύθυνος του έργου για το Πανεπιστήμιο Πάτρας. Προϋπολογισμός: 300,000 €.
</aside>
<aside> 💡 ****Department of Energy (DOE, USA), Joint Genome Institute (2013-2015), «Filling the gaps in the tree of life: Utilizing the unique microbial diversity of Etoliko Lagoon, Greece for single cell genomics». Επιστημονικώς υπεύθυνος. Προϋπολογισμός: Αλληλούχιση 10 γονιδιωμάτων.
</aside>
<aside> 💡 "ΑΡΙΣΤΕΙΑ-2011" του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Διά Βίου Μάθηση» με τίτλο: “Τοξικές χημικές ενώσεις και μικροοργανισμοί μεταφερόμενοι μέσω της σκόνης της Σαχάρας στη Μεσόγειο: επιπτώσεις στο περιβάλλον”. Ε.Υ. της ερευνητκής ομάδας του Πανεπιστημίου Πατρών. Προϋπολογισμός: 50,000 €.
</aside>