Dansk gennembrud: Forskere finder 500 nye tarmbakterier

Ukendte tarmbakteriers symbiose med kroppen spiller en enormt vigtig rolle for vores helbred.

Det samlede antal gener i tarmfloraen er over 100 gange større end i vores eget genom, og mange af bakterierne er essentielle for vores immunforsvar og spiller en vigtig rolle i forhold til udvikling af sygdomme og lidelser som diabetes og fedme.

Nu har danske forskere kortlagt generne for 500 hidtil ukendte tarmbakterier. Dermed er alle tarmbakterier nu kortlagt.

Generne kan bruges til at uddybe forståelsen af en lang række lidelser, men også til at udvikle nye typer antibiotika.

Det fortæller lektor Henrik Bjørn Nielsen, der sammen med professor Søren Brunak, begge fra Center for Systems Biology på Danmarks Tekniske Universitet, står bag studiet:

»Tarmbakterier har været et af de hotteste videnskabelige emner i de seneste fire år. Hidtil har man kun kendt til 10 procent af tarmbakterierne, men med vores studie bliver de resterende 90 procent kortlagt. Det kan lede til store medicinske fremskrift fremover,« siger Henrik Bjørn Nielsen.

Sundhedsdekan ved Aarhus Universitet, Allan Flyvbjerg, har ikke deltaget i det nye studie, men han har læst det og er meget begejstret.

»Tarmbakterier er et kanonspændende område. Vi har mellem 1,5 og 2 kilo bakterier i tarmen, og alt tyder på, at de er direkte koblet til vores sundhed og sygdomme. Med det her studie får vi et meget mere præcist billede af, hvilke bakterier der er i tarmen.«

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature Biotechnology.

Opdagelsen rummer stort potentiale

Potentialet i de kortlagte bakteriegenomer er stort.

Ved hjælp af genomerne kan forskere blandt andet finde ud af, hvilke bakterier der er til stede eller mangler i tarmen hos folk med sygdomme som type 2-diabetes, kronisk tarmbetændelse, autisme, ADHD og skizofreni, eller hos folk, der bliver svært overvægtige.

Det åbner op for nye terapeutiske muligheder, hvor bakterier enten fjernes eller tilsættes tarmen for at ændre på den samlede mikroflora i en mere sund retning.

»Det er allerede vist på mus, at man eksempelvis kan tage tarmbakterier fra en fed mus og overføre dem til en tynd mus, hvilket gør den tynde mus fed,« siger Henrik Bjørn Nielsen.

Allan Flyvbjerg er enig med Henrik Bjørn Nielsen i, at studiet kan være med til at bane vejen for behandling af en lang række sygdomme gennem manipulation af tarmfloraen.

»For at kunne bruge ændringer i tarmfloraen i behandlinger fremover skal vi et spadestik dybere ned i forståelsen af de bakterier, der lever her. Det føler jeg, at vi er kommet med det her studie,« siger han.

Bakterier spiller ind i medicinoptag

Opdagelsen kan også bruges til bedre at forstå optaget af medicin gennem tarmen. Ved medicinindtag gennem munden er bakterierne i tarmen de første til at møde og måske nedbryde medicinen. Det betyder, at medicinen bliver nedbrudt meget forskelligt hos forskellige personer med forskellige bakteriesammensætninger i tarmen.

Det kan man begynde at finde løsninger på, fortæller Henrik Bjørn Nielsen:

»Vi kan forstå hele sammenspillet mellem bakterierne og os på en mere nuanceret måde. Idet vi hver især har forskellige bakteriesammensætninger i tarmen, skal vi måske også have forskellige mængder medicin eller forskellige typer medicin for at opnå den ønskede effekt eller for at undgå bivirkninger. Den slags kan man begynde at se på nu.«

Bakterie-virus bliver ny antibiotika

Studiet peger også på en ny måde at se på antibiotika på.

I studiet har forskerne nemlig ikke bare kortlagt de forskellige bakteriegenomer. De har også kortlagt bakteriofagernes (virus, der smitter bakterier) genomer.

Derved kender forskerne nu til over 800 bakteriofager, der også hidtil har været ukendte.

Ved hjælp af tidsserier har forskerne fundet ud af, hvilke bakteriofager der angriber og udsletter hvilke bakterier. Det vil sige, at forskerne har set, at der på ét tidspunkt var både en specifik bakterie og en specifik bateriofag til stede i deres prøve, men bakterierne var forsvundet senere.

Derved har de kunnet konkludere, hvilke bakteriofager der gør kål på hvilke bakterier.

Denne form for antibiotika, kaldet for fagterapi, kan være fremtidens nye behandlingsform.

»Ved at bruge bakteriofager, målretter vi behandlingen direkte mod én bakterie frem for at skyde med spredehagl og dræbe mange forskellige typer bakterier, som man gør i dag med antibiotika. Det er meget sundere for tarmfloraen og dermed for kroppen. Samtidig vil man få en ny form for antibiotika, der har et stort potentiale. Da bakteriofagerne hele tiden udvikler sig sammen med bakterierne, kan terapien løbende opdateres, i takt med at bakterierne bliver resistente,« forklarer Henrik Bjørn Nielsen.

Som at samle tusinder af puslespil på én gang

Til at opdage de 500 nye bakteriegenomer var forskerne af tekniske årsager nødt til at skære den samlede DNA-mængde fra tarmfloraen i millioner af stumper. Dermed endte de med en gigantisk pærevælling af DNA-stumper, der svarede til at skulle samle tusindvis af puslespil med hver titusinder af brikker, der var blandet sammen i én stor bunke.

I dette overførte billede svarer antallet af brikker til gener fra bakteriernes genomer, men i modsætning til puslespilseksemplet passer generne ikke kun til det rigtige puslespil, men også til mange andre spil, og der er ikke noget billede på puslespillet, som man kan passe brikkerne ind efter.

Forskerne rationaliserede, at gener, som stammede fra samme bakterieart, måtte findes i den samme mængde – altså: Var der for eksempel 1.000 eksemplarer af ét gen og 1.000 af et andet gen, kom fragtmenterne muligvis fra den samme slags bakterie.

Forskerne udtog tarmbakterier fra 400 personer fra Europa. På den måde kunne de observere, om antallet af de forskellige fragmenter også fulgte hinanden på tværs af flere personer med forskellige kompositioner af tarmbakterier i tarmen.

Således kunne forskerne stykke bakterierne sammen bid for bid, til de havde genomerne for 741 bakterier, hvoraf ca. 250 var kendte i forvejen.

»Vi har på ingen måde brugt viden om kendte bakterier og bakteriofager til analysen af vores data. Vi viser bare, hvad der ligger i data. Det er smuk videnskab, omend en smule nørdet,« siger Henrik Bjørn Nielsen.