Vira kan blive fremtidens antibiotika
I en tid, hvor antibiotikaresistens truer vores sundhed, giver en særlig type bakteriedræbende vira håb. Bakteriofager hedder de. I Østeuropa bruges de som alternativ til antibiotika, og måske har de også effekt på tarmsygdomme.
bakteriofager antbiotika resistens tarmbakterier bakterier

Med hænderne inde i et iltfrit afdække på sit laboratorie undersøger Dennis Sandris-Nielsen bakteriofag-angrebne bakterier, der er dyrket i en petriskål. (Foto: Videnskab.dk)

Afføring bliver centrifugeret og filtreret i et laboratorium i København. Nedbrudt mad, fibre, kerner, bakterier, gær, svampe og en række øvrige mikrober bliver sorteret fra.

Centrifugen kører, indtil det eneste, der er tilbage af den brune afføringsmasse, er nogle ufatteligt små partikler. Partiklerne er vira kaldet bakteriofager eller bare fager. De lever og formerer sig blandt andet i vores tarme.

»Fagerne i vores tarmsystem spiller sandsynligvis en rolle for, hvor sunde vi er,« siger Dennis Sandris Nielsen, der er lektor på Københavns Universitets Institut for Fødevarevidenskab og leder af den gruppe, der analyserer fager fra afføringsprøver.

»Vores hypotese er, at fagerne kan have afgørende indflydelse på bakteriesammensætningen i tarmene. Men det er et ret uudforsket område, så vi ved ikke på forhånd, hvad vi finder frem til,« fortsætter han.

LÆS OGSÅ: Du er otte procent virus

Fager dræber resistente bakterier

Bakteriofager findes ikke kun i vores tarme. De findes også på vores hud, i havet, i skoven, på vores møbler og alle andre steder, hvor der er bakterier.

Fagerne formerer sig ved at dræbe bakterier. De sætter sig på bakterierne og skyder deres arvemasse ind i dem. Bakterierne dør, men fagerne lever videre.

Selv antibiotikaresistente bakterier kan blive nedlagt af bakteriofager og i de senere år, hvor antibiotikaresistens har spredt sig på tværs af landegrænser, har forskere genoptaget en hengemt interesse for de små viruspartikler.

Der findes to slags fager

Den lytiske fag angriber ved at skyde sit arvemateriale ind i bakterien, hvorefter den overtager bakterien. Bakterieskallen eksploderer og sender en masse nye fager ud i omgivelserne. 

Den temperate fag overtager i første omgang ikke bakterien, men nøjes med at integrere sit DNA i bakteriens genom. Når bakterien deler sig, kommer en komplet kopi af fagens DNA med over i bakteriens datterceller. Fagen beskytter bakterien mod angreb fra andre fager. Bakterier, som bærer temperate fager, kan gå i en lytisk fase og dræbe værtsbakterierne.

Måske kan fagerne bruges til at lave lægemidler, som virker bakteriedræbende, når antibiotika ikke længere slår til. 

»Den ubønhørlige spredning af antibiotikaresistens truer effekten af vores nuværende behandling mod alvorlige bakterielle infektioner, såsom sepsis (blodforgiftning; red) (...) en mulig løsning er brug af bakteriofagpartikler, der er rettet mod sygdomsfremkaldende bakterier,« skriver belgiske forskere eksempelvis i en artikel om bakteriofagterapi som alternativ til antibiotika publiceret i det videnskabelige tidsskrift Virulence

I en artikel bragt i tidsskriftet Future Medicin i 2015 argumenterer amerikanske forskere også for fagernes potentiale.

»Vi har brug for antibakterielle lægemidler, som bakterier ikke har udviklet resistens imod – midler, som er billige og ikke er giftige. Bakteriofager har disse karakteristika og nu, hundrede år efter de blev opdaget, er det på tide at overveje, hvordan fager kan blive integreret i vores antibakterielle arsenal.«

LÆS OGSÅ: Gylle kan sprede antibiotikaresistens

Kan bruges, når antibiotika ikke virker

Bakteriofagernes bakteriedræbende egenskaber blev første gang beskrevet af den fransk-canadiske mikrobiolog Félix d’Herelle i artiklen 'The Bacteriophage: Its Role in Immunity' i 1920. I årene efter eksperimenterede man med at bruge bakteriofagterapi mod infektionssygdomme.

Men fagerne var besværlige at arbejde med, de videnskabelige resultater var blandede, og i den vestlige del af verden gik bakteriofagterapi stort set i glemmebogen, da penicillin og siden andre typer antibiotiske lægemidler blev udviklet fra 1939.

bakteriofager antbiotika resistens tarmbakterier bakterier

Den grå masse er en forstørret bakterie, der er blevet angrebet af en bakteriofag. Fagen har skudt sit DNA ind i bakterien, som nu sender talrige nye fager (de små prikker med halelignende tråde) ud i omgivelserne. Bemærk, hvor små fagerne er i forhold til bakterien. (Foto: Witold Kot)

I Østeuropa fortsatte man med at behandle infektioner med fager. Især under kommunismen, hvor der ofte var mangel på antibiotika, blev bakteriofagbaserede lægemidler langet over apotekerdiskene.

I dag kan man stadig få bakteriofagterapi i lande som Polen, Rusland og Georgien.

»Når antibiotika ikke længere hjælper, giver baktieriofagterapi patienterne håb og endda meget gode chancer for behandling. Selv om der ikke er garanti for succes hos hver enkelt patient, er det værd at prøve denne mulighed,« sagde den georgianske mikrobiolog Dr. Mzia Kutateladze til det tyske farmakologiske tidsskrift Omeda i 2014.

LÆS OGSÅ: Verdensledere går sammen mod antibiotika-resistens 

Fager bruges allerede

Dr. Mzia Kutateladze er leder af forskningsinstituttet Eliava, som ligger i Georgiens hovedstad Tbilisi.

På Eliava Instituttet har man forsket i fager siden 1923, og på en tilhørende klinik bruger læger bakteriofagterapi mod hudinfektioner, akne, sår, øjen- og mave-tarm-infektioner og betændte operationssår hos patienter, der er smittet med antibiotikaresistente bakterier som MRSA.

»Fager kan være et alternativ til antibiotika. De kan hjælpe, selv når intet andet synes at virke. Disse vira er bakteriernes naturlige fjender,« siger Dr. Mzia Kutateladze til Omeda og fortsætter:

»Desuden giver behandlingen stort set ingen bivirkninger«

LÆS OGSÅ: Kan bakterier blive syge?

Bakteriofagterapi har kæmpe potentiale

I Danmark er der også forskere, som tror på, at bakteriofagterapi i fremtiden kan blive et alternativ eller et supplement til antibiotika. 

Blandt dem er Henrik Bjørn Nielsen, som er tidligere lektor i systembiologi på Danmarks Tekniske Universitet og i dag er videnskabelig leder i virksomheden Clinical-Microbiomics. 

»Fager har et kæmpestort potentiale, som man ikke helt har forstået endnu, men de er ikke så nemme at arbejde med som antibiotika, der jo bare er kemi, man kan producere i store mængder,« siger Henrik Bjørn Nielsen.  

bakteriofager antbiotika resistens tarmbakterier bakterier

Dennis Sandris Nielsen viser en petriskål med bakteriofag-angrebne bakterier. Det gule lag er opdyrkede bakterier. De hvide pletter er områder, hvor bakteriofager har dræbt bakterierne. (Foto: Videnskab.dk) 

Bakteriofagterapi har den fordel, at fager i modsætning til antibiotika er værtsspecifikke. Det vil sige, at den enkelte fag kun angriber bestemte bakterier. Fagerne angriber altså ikke vilkårligt. De dræber kun de bakterier, de passer genetisk sammen med.

Når man ved, hvilke bakterier de enkelte bakteriofager passer sammen med, kan man målrette behandlingen, så man kun slår de bakterier ihjel, der forårsager den infektion, man ønsker at behandle.

»Resten af det mikrobiologiske miljø bliver bevaret,« forklarer Henrik Bjørn Nielsen.

Antibiotikakure rammer derimod bredt: Bredspektret antibiotika dræber ikke kun de sygdomsfremkaldende bakterier, man forsøger at slå ned, men slår også bakterier ihjel, der gavner os.

LÆS OGSÅ: Ny MRSA-kur er ikke problemfri

Endnu ikke så gode som antibiotika

Bakterier kan godt udvikle resistens over for de fager, der angriber dem. Men når en bakterie bliver resistent over for den fag, den passer genetisk sammen med, bliver der dannet nye fager, som bakterien ikke er resistent over for.

»Ude i naturen opstår der hele tiden nye fager. Hver gang en bakterie udvikler resistens, kommer der nye fager til. Fager en naturlig ressource i modsætning til antibiotika, som skal udvikles kemisk,« siger Henrik Bjørn Nielsen.

Fordelene ved bakteriofagterapi er mange, men der er også et helt grundlæggende problem.

»Man skal være ærlig og sige, at vi endnu ikke har set eksempler på, at fager har virket lige så godt som antibiotika,« siger Henrik Bjørn Nielsen, som på DTU har været med til at udvikle analysemetoder, der bliver brugt til at identificere fager.

LÆS OGSÅ: Er virus dødt eller levende?

Fager kan påvirke tarmbakteriefloraen

På Institut for Fødevarevidenskab, Københavns Universitet, er det ikke bakteriofagernes potentiale for at kunne erstatte eller supplere antibiotika, Dennis Sandris Nielsen og kollegerne forsker i.

De undersøger, hvordan fager påvirker den bakteriesammensætning, der er i vores tarmsystem, både mens vi er helt små, men også senere i livet. For forskning har vist, at ubalance i tarmbakteriefloraen tidligt i livet kan have indflydelse på, om man får sygdomme som type 1-diabetes, astma og allergi senere i livet.

700 børn leverer afføring

Afføringsprøverne, som Dennis Sandris Nielsen og kollegerne analyserer, kommer bl.a. fra 700 danske børn, der siden den sidste del af deres mors graviditet er blevet fulgt af forskergruppen COPSAC fra Dansk Børneastma Center, Gentofte Hospital, og fra et stort kost og interventionsstudie (CALM) blandt ældre danskere udført i samarbejde med bl.a. Bispebjerg Hospital.

De danske forskere arbejder sammen med Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) i Frankrig.  

»I vores tarmsystem lever fager, bakterier og alle mulige andre mikroorganismer i et komplekst økosystem. Hvis der er ubalance i systemet, kan det gøre os syge,« siger Dennis Sandris Nielsen.

Håbet er, at deres forskning kan danne grundlag for udviklingen af bakteriofagbaserede lægemidler mod sygdomme, der skyldes et usundt bakterielt miljø i tarmene.

LÆS OGSÅ: Kritik: Der er for meget 'hype' om tarmbakterier

Bakteriofager bliver registret i database

Dennis Sandris Nielsen og hans kolleger undersøger i øjeblikket, hvilke fager der genetisk matcher hvilke tarmbakterier.

Det gør de blandt andet ved at lægge et lag fager fra afføringsprøver i en petriskål. Ovenpå lægger de et lag bakterier og en væske, der får bakterierne til at vokse.

Hvis der kommer huller i bakterie-laget, er det et tegn på, at bakterierne ikke er vokset, og at en fag har slået dem ihjel.

Forskerne laver derefter avancerede genetiske analyser af fagerne, der hvor der er huller i bakterielaget.

»Sådan finder vi ud af, hvilke bakteriofager og bakterier der passer genetisk sammen,« siger Dennis Sandris Nielsen.

Fag-bakterie parrene bliver registreret i en database. Ifølge Dennis Sandris Nielsen er kortlægningen det første skridt på vejen mod engang i fremtiden måske at kunne udvikle en bakteriofagkur, der kan ændre tarmbakteriefloraet i en positiv retning.

LÆS OGSÅ: Din tarmflora er vigtigere, end du tror