Designer nye syntetiske bakterier

Masterstudenter skal nå sette inn sakseklippende gener i syntetiske bakterier for å lage verdens raskeste test av farlig urinveisinfeksjon.

INTERNASJONAL KONKURRANSE:  I oktober skal Ragnhild Bugge og Torleif Tollefsrud Gjølberg konkurrere med studenter fra hele verden om hvem som har kommet lengst i å løse et stort problem med syntetiske bakterier.  Foto: Yngve Vogt

Syntetiske bakterier kan revolusjonere hverdagen for oss alle. Dette er en ny vitenskapsgren som handler om å programmere arvematerialet i bakteriene til å løse bestemte oppgaver.

Den vanligste løsningen er å lime inn gener fra helt andre organismer, men det er også mulig å lage gener som ikke fins i naturen. Dette syntetiske puslespillet gir bakterier helt nye egenskaper.

I år skal et team på sju studenter fra UiO kon kurrere med 300 lag fra hele verden om å modifisere bakterier slik at de kan brukes til å utvikle verdens raskeste test av en farlig urinveisinfeksjon.

Den store, internasjonale konkurransen kalles iGEM (International Genetically Engineered Machine) og blir i år arrangert for tolvte gang, under ledelse av en av verdens fremste eksperter på syntetisk biologi, professor Drew Endy fra Stanforduniversitetet i USA. Ideen hans er å få studenter til å finne frem til helt nye måter å manipulere bakterier på.

– Vi valgte å jobbe med en kjapp test av urinveisinfeksjon, både fordi urinveisinfeksjon er den vanligste infeksjonssykdommen i dag og fordi flere kan dø av antibiotikaresistente bakterier enn av kreft i 2050, forteller masterstudentene Ragnhild Bugge og Torleif Tollefsrud Gjølberg på Institutt for biovitenskap. Dypdykket i syntetiske bakterier er bare en del av utdanningen deres. Bugge tar mastergraden på hvordan genuttrykkene i muskelfibre endres ved høy og lav treningsbelastning, mens Gjølberg tar mastergrad på en ny genteknologisk test som skal avsløre sykdomsprognosen for pasienter med livmorhalskreft.

Setter antibiotika ut av spill

Nesten fire prosent av alle urinveisinfeksjoner inneholder den farlige ESBL-produserende bakterien. ESBL er en forkortelse for extended spectrum betalactamase, og den er svært vanskelig å behandle. Denne bakterien har dessverre den uheldige egenskapen at den setter mange typer antibiotika ut av spill.

– Det gjelder å starte behandlingen med rett antibiotika så hurtig som mulig.

Uten korrekt behandling er det fare for at infeksjonen sprer seg til nyrene og videre til blodet.

Fra 2002 til 2012 har det vært en tidobling av ESBL-produserende bakterier i urinprøver.

– Jo vanligere bakterien blir, desto raskere vil den spre seg. Økningen er eksponentiell. Det er skremmende.

I fremtiden kan det bli enda vanligere med ESBL-bakterier i urinveisinfeksjoner.

– Vi ønsker å lage en kjapp og enkel test som slår fast om disse bakteriene er i urinprøver.

Med dagens klassiske infeksjonstester tar det 12 til 18 timer å få svar. Med den nye testen skal det forhåpentligvis være mulig å få svar på bare noen få minutter.

– I dag er det vanligst at bakteriene fra urinveisinfeksjoner dyrkes på sykehus for å slå fast om de er antibiotikaresistente. Med testen vår skal allmennlegen i løpet av kort tid kunne slå fast hvilken type antibiotika som virker – og ikke virker. Feil bruk av antibiotika kan sette den vanlige bakteriefloraen i kroppen under press. Da blir det enda enklere for de resistente bakteriene å bli flere og fortrenge de andre bakteriene.

Etterligner farlig bakterie

Masterstudentene skal ikke eksperimentere med de farlige ESBLbakteriene. Da er det fare for at smitten havner på avveier.

– Vi lager i stedet en harmløs, syntetisk bakterie som skal etterligne den antibiotikaresistente bakterien. Hele poenget er å bruke den syntetiske bakterien til å utvikle urinveisinfeksjonstesten.

En ESBL-produserende bakterie har uheldigvis den spesielle egenskapen at den kløyver en ring i antibiotikamolekylene i to. Da inaktiveres antibiotikaen. Et gen i bakterien har koder for et bestemt enzym som fungerer som en saks. Du kan gjerne kalle dette genet for saksegenet.

Den genetiske koden til saksegenet er kjent. De håper nå å få den syntetisert. Da kan de sy inn saksegenet på et bestemt sted i genomet til den syntetiske bakterien.

– Da vil den syntetiske bakterien få den samme sakseegenskapen som ESBL-bakterien.

Neste stopp er å lage en kjemisk blanding som skal brukes i urinveistesten. Blandingen skal skifte farge når de syntetiske bakteriene klipper visse kjemiske stoffer i to.

Når de har klart å lage en test som skifter farge, er de også nødt til å undersøke om testen fungerer på vaskeekte ESBL-bakterier. Testingen skal skje i et laboratorium tilrettelagt for nettopp farlige bakterier.

I slutten av oktober må det hele være klart. Da skal de sju studentene til Boston i USA for å konkurrere om hvem som har laget den beste syntetiske bakterien.

Da skal de mest innovative og spennende ideene kåres. En rekke ideer fra tidligere konkurranser har allerede ført til både patenter og gründerbedrifter.

Av Yngve Vogt
Publisert 17. aug. 2016 11:56 - Sist endret 17. aug. 2016 11:56
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

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