DNA-sekventering afslører tuberkulose-epidemiens historiske hærgen

Tuberkulose er en af de ældst kendte infektionssygdomme i verden og tager hvert år livet af omkring 1,3 millioner mennesker på verdensplan.

Et hold internationale forskere med dansk deltagelse fra Statens Serum Institut har nu kortlagt, hvordan en meget fremherskende stamme af tuberkulose-bakterien, Mycobacterium tuberculosis, har spredt sig til hele verden i forskellige variationer, deriblandt den multiresistente slags. Bakterien har ifølge forskerne fået hjælp af eksempelvis industrialiseringen og HIV-epidemien, der har sørget for at skabe optimale forhold for den dødelige bakterie.

I alt har forskerne DNA-sekventeret 4.987 tuberkulose-prøver, der hører under typen Beijing-stammen, fra i alt 99 lande. Heriblandt Danmark.

Analyserne har gjort forskerne i stand til at afsløre spredningen rundt i verden og den genetiske udvikling af den dødelige bakterie. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature Genetics.

»Jeg synes, det er utroligt interessant, at man på den måde kan dokumentere sammenhængen mellem tuberkulose og bestemte begivenheder i menneskehedens historie. Det giver os nogle hints i retningen af, hvad vi skal gøre for at bekæmpe tuberkulose fremadrettet,« siger Christian Wejse, der er afdelingslæge på Infektionsmedicinsk Afdeling på Aarhus Universitetshospital og lektor på Institut for Folkesundhed på Aarhus Universitet.

Han har ikke selv deltaget i studiet, men har forsket i, hvordan tuberkulose spreder sig under borgerkrigstilstande i Vestafrika.

Kinesisk udvandring spredte bakterien

Ligesom der findes forskellige typer influenza, findes der også forskellige varianter af tuberkulose. Forskerne har til deres studie valgt at tage udgangspunkt i Beijing-varianten af bakterien Mycobacterium tuberculosis, der er en meget udbredt type tuberkulose.

Beijing-stammen kan dateres 6.600 år tilbage i Centralkina.

Med tiden spredte tuberkulose-bakterien sig til resten af Asien og Europa og tog også turen over Stillehavet i takt med, at kineserne udvandrede til Amerika.

I alt har 99 lande bidraget med genetiske analyser af tuberkulose-bakterien, som de har haft gemt. Danmark har taget udgangspunkt i prøver fra tuberkulosesmittede, som stammer tilbage fra 1992 og frem til i dag.

»Studiet viser smukt, hvordan én meget berygtet tuberkulose-stamme har spredt sig fra Kina, hvor den var for 6.600 år siden, til resten af Asien og Europa, krydset Stillehavet og spredt sig til Amerika. Det interessante er dog, at man kan se, hvordan begivenheder som industrialiseringen, 1. Verdenskrig og HIV har givet anledning til ændringer i udbredelsen, og til at forskellige variationer af bakterien er opstået,« siger Troels Lillebæk, der afdelingschef og overlæge ved Nationalt Referencelaboratorium for Tuberkulose og Mykobakterier ved Statens Serum Institut.

Han har sammen med Erik Michael Rasmussen, der er biokemiker ved samme afdeling, bidraget med genetiske analyser af de danske tilfælde af tuberkulose til projektet.

Menneskeskabte begivenheder var guf for tuberkulose

I takt med at bakterien spredte sig til alle verdenshjørner, udviklede den flere forskellige varianter, blandt andet to multiresistente stammer. Men det var ikke tilfældigt, hvornår den udviklede nye variationer.

Menneskeskabte begivenheder som industrialiseringen fra midten af 1700-tallet, 1. Verdenskrig, anvendelsen af antibiotika i 1960’erne og HIV-epidemien fra 1987 skabte ifølge studiet gode betingelser for, at bakterien kunne smitte en masse mennesker.

Det totale antal af tuberkulosebakterier steg derfor voldsomt under disse begivenheder.

Under industrialiseringen flyttede mange mennesker sammen på meget lidt plads i byer, som betød, at bakterien kunne smitte langt flere mennesker. HIV-epidemien har gjort, at immunforsvaret hos de HIV-smittede er så dårligt, at de personer nemmere bliver smittet med tuberkulose.

Tuberkulose-bakterien har ændret sig

I takt med at flere blev smittet med tuberkulose, ændrede bakterien sit genetiske udseende. Det har forskerne blandt andet kunnet se ved at sammenligne den genetiske arvemasse i de forskellige varianter af tuberkulose-stammen.

»Forskerne har ud fra prøverne, der var til rådighed, kunnet se, at to ud af syv af tuberkulose-varianter ser ud til at være meget gamle. Det kan de se, fordi deres variation i DNA’et er meget stor i forhold til de bakterier, der eksempelvis spredte sig under industrialiseringen. De bakterier var langt mindre varieret i DNA’et, og det viser, at bakterierne er spredt inden for få hundrede år,« siger Troels Lillebæk.

Han forklarer, at studiet bekræfter den mistanke, som forskere tidligere har haft i forhold til, hvordan tuberkulose spreder sig, og under hvilke forhold den trives. Resultaterne betyder ifølge Troels Lillebæk dog ikke, at vi skal forsøge at bremse den industrielle udvikling.

»Studiet kan fortælle os noget om tuberkuloses naturhistorie. Hvordan tilpasser den sig de ting, der sker i samfundet, og hvordan spreder den sig. Det betyder naturligvis ikke, at vi kan eller skal forsøge at bremse udvikling, men i forbindelse med eksempelvis krig, ulykker og hungersnød vil vi forventeligt se, at tuberkulose kan vokse i omfang, og vi må gribe ind med effektive kontrolforanstaltninger,« siger Troels Lillebæk.

Dårlig behandling skabte multiresistens

Inden antibiotika for alvor blev udset til at være en del af behandlingen af tuberkulose, fandtes der ikke multiresistente typer. De opstod eksempelvis i Østeuropa, fordi sundhedssektoren i Sovjet brød sammen.

»Når det gælder multiresistens, har vi i Danmark haft gode økonomiske kår og fornuftige retningslinjer for behandling, der ikke har medført udvikling af multiresistens på samme måde som observeret i udlandet. I Sovjet brød sundhedssektoren eksempelvis sammen, det betød, at de ikke kunne give en ordentligt behandling, og det giver ideelle forhold for udvikling af resistens,« fortæller Troels Lillebæk.

Lægerne i Østeuropa har ifølge Christian Wejse anvendt et utilstrækkeligt antal antibiotika af på de smittede, og de patienter har blandt andet på grund af fængselsophold eller alkoholisme ikke taget deres medicin, og derfor opstod de multiresistente bakterier.

»Den måde, man skal behandle dem på, er ved at bruge fire typer antibiotika på samme tid, ellers udvikler bakterien resistens,« siger Christian Wejse.

Han mener, at der skal sikres bedre sundhedsstrukturer i de områder, hvor tuberkulose er et stort problem, og så skal HIV-epidemien bekæmpes.

»Vi skal sikre gode sundhedsstrukturer, hvor tuberkulose hærger allermest. Der skal eksempelvis udbydes en god behandling, der ikke skaber resistens, og vi skal bekæmpe HIV-epidemien, og så skal vi selvfølgelig bekæmpe socialt armod og undgå krige,« siger Christian Wejse.

Metoden kan bruges til andre formål

Studiet af tuberkulose-bakterien har været muligt, fordi det er en af de ældste sygdomme, vi kender. Den forsvinder ikke fra kroppen, selvom man dør, fordi den lagres i knoglerne.

Det betyder, at forskere ved hjælp af såkaldte hel-genomssekventering af de forskellige tuberkulose-stammer har kunnet bestemme bakteriernes genetiske alder og udbredelsesmønster.

Ifølge Christian Wejse vil man måske kunne anvende den samme metode, hvor man laver genetiske analyser af en bakterie, til eksempelvis at undersøge den berygtede bakterie svine-MRSA.

»Studiet åbnet for mange perspektiver. Det kunne måske belyse nogle andre perspektiver på MRSA-epidemien, hvor man kunne anvende den samme teknologi til at se, om bakteriens resistensudvikling er kommet med en øget svineproduktion og et øget forbrug af antibiotika,« foreslår Christian Wejse.