Leter etter alternativ til antibiotika

Bakterier som snakker sammen og organiserer seg i biofilm, er mer motstandsdyktige mot antibiotika. Nå jobber forskere med å utvikle stoffer som hindrer bakteriene i å kommunisere.

SPORER BAKTERIER: Forskerne bruker transparente ormer til å spore farlige bakterier mens infeksjonen utvikler seg. Ved å tilføre et spesielt, syntetisk stoff, blir det færre bakterier i magen og tarmsystemet, og flere ormer overlever. Målet er at stoffet skal kunne fungere som alternativ til antibiotika hos mennesker. Foto: Alioddin Naemi, IOB

Målet er å kunne finne alternativer til antibiotika og redusere antallet antibiotikaresistente bakterier.

– Å forstå hvordan bakteriene kommuniserer, kan være en ny måte å kunne kontrollere bakteriene og forhindre og behandle infeksjonssykdommer, sier professor Anne Aamdal Scheie ved Institutt for oral biologi på Universitetet i Oslo.

Sammen med professor Fernanda Cristina Petersen retter Aamdal Scheie søkelyset mot en av de viktigste helseutfordringene verden står overfor i dag, nemlig antibiotikaresistens. Forskerne mener kunnskap om bakteriekommunikasjon spiller en nøkkelrolle i kampen mot resistente bakterier.

Organiserte bakterier

Rundt 80 prosent av infeksjonssykdommene våre er forårsaket av bakterier organisert i biofilm.

– Biofilm finnes nesten overalt. Det er et slags samfunn hvor millioner av bakterier samarbeider. Der det finnes bakterier, fuktighet og litt næring, dannes det lett biofilm, som for eksempel i munnen, i tarmen, på huden, på skip, oljeinstallasjoner, i maskiner og rør, sier Aamdal Scheie.

I de gode biofilmene, som på huden, i munnen og i tarmen, beskytter bakteriene oss mot farlige inntrengere.

– Vi har ti ganger så mange bakterieceller som vanlige celler i kroppen vår, og vi er helt avhengige av dem for å fungere, men vi vil ha dem i balanse. Hvis det dannes biofilm på feil sted, som i et organ, på et implantat eller i et sår, er det ille. Dersom uønskede bakterier får utvikle seg, kan det bli farlig, forteller doktorgradsstipendiat Ingun Lund Witsø som arbeider med bakteriene tiofenon og E. coli.

Blir mer motstandsdyktige

For å danne biofilm, kommuniserer bakteriene med forskjellige signalmolekyler. I biofilmen endrer bakteriene egenskaper. De kommuniserer bedre med hverandre og utveksler informasjon hurtigere. De kan i tillegg slå av og på gener som gjør dem skadelige.  

– Dette gjør bakteriene mer motstandsdyktige mot antibiotika og mot vertens immunforsvar. Enkelte antibiotikakurer kan penetrere biofilmen, men effekten er som oftest mye dårligere. Vi må gjerne øke konsentrasjonen av antibiotika 10–1000 ganger for å få en tilsvarende effekt som på fritt flytende bakterier, sier Aamdal Scheie.

Derfor ønsker forskergruppene ved Det odontologiske fakultet å forstå hvordan bakteriene snakker med hverandre – for nettopp å hindre dem i å kommunisere og bli farlige.

Forstyrrer kommunikasjonen

I samarbeid med professor Tore Benneche ved Kjemisk institutt undersøker forskerne kjemiske stoffer som de tror kan hemme eller forstyrre kommunikasjonen til bakteriene. Da ser de særlig på et stoff som heter tiofenon.

– Tiofenoner er søstermolekyler til furanoner, som dannes av en spesiell marin rødalge. Disse furanonene hindrer at algen får bakteriebelegg på seg. Vi har byttet ut et oksygenmolekyl med et svovelmolekyl for å gjøre stoffet mer potent. Vi ser at våre syntetiske tiofenoner virker hemmende på en rekke bakterier, som for eksempel E. coli, som vi finner i tarmsystemet hos dyr og mennesker og som kan gi sykdom, forteller Aamdal Scheie.

Ved å teste den nye gruppen av stoffer på transparente ormer, kalt C. elegans, kan forskerne spore bakteriene i ormen mens infeksjonen utvikler seg. Det gjør de ved å mate ormene med fluorescerende bakterier.

– Vi sprøyter farlige bakterier inn i kroppen til ormen for å frembringe infeksjon. Ved deretter å tilføre ormene tiofenon, ser vi at det blir færre bakterier i magen og tarmsystemet til ormene. Et større antall ormer overlever, og de lever lenger enn ormene som ikke får tilskudd av tiofenon, sier Ali-Oddin Naemi, som er overingeniøren i Aamdal Scheies forskergruppe.

Noen av stoffene påvirker mikroorganismenes evne til å danne samfunn. Det blir mindre biofilm ved bruk av tiofenon, og gener som bidrar til sykdom, skrus også av. Tiofenonene dreper altså ikke bakteriene, slik antibiotika gjør, men ufarliggjør dem. Det innebærer at det ikke utøves et seleksjonspress, og risikoen for å utvikle resistens mot tiofenonene er liten.

– Det vil ta tid før disse stoffene eventuelt kan brukes på mennesker. Målet er likevel at tiofenon skal kunne erstatte antibiotika, fungere i en kombinasjon med antibiotika eller i enkelte tilfeller; gjenvinne den normale bakteriefloraen, sier Aamdal Scheie. 

Redigerer DNA-et

Hvert år dør 25 000 europeere av resistente bakterier. Verdens helseorganisasjon mener dagens antibiotikabruk er den største trusselen mot folkehelsen.

Norge har vært gode til å holde et relativt lavt antibiotikaforbruk og har lenge hatt en lav forekomst av resistente bakterier. I en fersk doktorgrad viser imidlertid lege og forsker Jon Birger Haug at det likevel har vært en markant økning i forbruket av antibiotika på norske sykehus.

– Kommer vi til det stadiet at vi ikke har antibiotika som virker, er det mange typer behandlinger vi ikke kan utføre. Selv de enkleste operasjoner kan bli umulige, sier Petersen.

Mens professor Aamdal Scheies gruppe har vist at de kan påvirke bakteriekommunikasjonen med tiofenoner, studerer Petersen og hennes gruppe hvordan kommunikasjonen pågår hos bakterier ved å redigere selve DNA-et til bakteriene.

– På laben prøver vi å knekke språkkoden til bakteriene og finne ut hvordan de kommuniserer med hverandre. Her ser vi særlig på streptokokker, som utgjør rundt 40 prosent av bakteriene vi har i munnen. Ved å redigere DNA-materialet til bakteriene, kan vi studere effektene vi tror signalmolekylene har og oppdage nye funksjoner.  Hvert nytt signal kan åpne for nye måter å bekjempe infeksjoner på. Her snakker vi også om å rekruttere de gode bakteriene til kampen mot de sykdomsfremkallende. Det endelige målet er å forstå bakterienes evne til å kommunisere og samarbeide, slik at vi kan bruke denne kunnskapen til å avvæpne dem, sier Petersen.

Av Camilla Smaadal
Publisert 24. mars 2015 12:51 - Sist endret 25. mars 2015 12:20
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere