Dansk forskning styrker gammel ‘sovjetmedicin’, der kan hjælpe os mod resistente bakterier

Opfindelsen af antibiotika er én af lægevidenskabens helt store sejre og afgørende for meget moderne medicin. Men vi kan ikke være afhængige af det for evigt.

Bakterier vil nemlig også gerne overleve, så jo mere de bliver udsat for antibiotika i steder som spildevand fra hospitaler eller i kødproduktion, desto mere resistente bliver de mod det.

Vi står derfor midt i en resistenskrise, der tvinger os til at finde andre måder at tackle bakterier på.

Et nyt dansk studie, som forskere fra Københavns Universitet og University of Otago på New Zealand har udgivet i tidsskriftet Nature, kan måske hjælpe.

Studiet har vist en ny måde, bakterie-ædende virusser, bakteriofager, tackler bakteriers forsvar på. Og det kan være vigtigt for fag-terapi, som er brug af fager til at kurere bakterie-sygdomme.

Metoden er kendt som fagterapi (efter bakteriofager), og den har i mange årtier været ignoreret i Vesten, hvor antibiotika siden 1930’erne stjal rampelyset.

Til gengæld gav det gamle Sovjetunionen aldrig slip på idéen om fagterapi, hvorfor behandlingen ofte er blevet kaldt for ‘sovjetmedicin’.

Da de bakterie-ædende virusser er ligeglade med, hvor antibiotikaresistente deres bytte er, kan fagterapi være et nyttigt redskab i kampen mod resistenskrisen.

Studie af et urgammelt våbenkapløb afslører bakteriers svagheder

Men hvordan fungerer det så?

Først lidt baggrund: Bakterier og bakteriofager har været i en form for slåskamp i milliarder af år. De to biologiske fænomener har konstant udviklet våben og forsvar mod hinanden i en kamp for overlevelse.

I denne kamp spiller RNA en vigtig rolle. RNA er et kædeformet makromolekyle, der indgår som en vigtig bestanddel i alle organismers cellulære maskineri. Du kan læse mere om RNA i artiklen her.

Bakterierne har for eksempel et såkaldt CRISPR-Cas-system, der gemmer på små stykker DNA fra virus, det har bekæmpet før.

Systemet kan bruge det til at lave en såkaldt RNA-guide, der kan genkende fjender - lidt ligesom vores eget immunsystem bedre kan bekæmpe sygdomme, vi har haft før.

Det nye studie viser, at virussernes fager kan snyde bakteriernes smarte forsvarssystem.

Bakteriofagerne kan nemlig bruge DNA-stykkerne til at lave deres egne RNA-guides som en slags lokkedue til at aflede bakteriernes forsvar, så de bedre kan inficere dem.

»Fagernes RNA-lokkeduer kan tage RNA-guidernes plads, og gøre dele af systemet ufunktionsdygtigt. På en måde ‘fortynder’ de forsvarssystemet gennem dårlig ledelse,« forklarer Sarah Camara, ph.d. i bakterie-fag-interaktioner på Københavns Universitet og hovedforfatter til den videnskabelige artikel.

Forskerne kalder derfor fagernes RNA-bidder for Racrs (RNA-anti-CRISPRs).

Forskere har kendt til fagers forsvar mod CRISPR-Cas-systemer i nogen tid. Men fagernes modsvar er normalt protein-baseret ligesom bakteriernes system, og går ofte i direkte kamp med bakteriernes forsvar.

Racrs vildleder det snarere.

»Det her RNA-baserede modsvar stikker ikke så meget en kæp i hjulet på bakterien. I stedet for kan man sige, at det sætter nogle punkterede hjul på bakteriens vogn,« forklarer Ditlev Brodersen, professor i mikrobiologi på Aarhus Universitet, der ikke er involveret i studiet.

Racrs kan have mange anvendelser med mere forskning

Forskerne har undersøgt vidt forskellige par af virusser og bakterier og fundet Racrs-teknikken i mange af tilfældene. Det indikerer, at den er meget udbredt blandt bakteriofager, mener forskerne:

»Udbredelsen kom som en behagelig overraskelse, fordi det gør den viden, vi har fået om fagers og bakteriers våbenkapløb meget større,« siger Sarah Camara.

Viden om fagers modsvar mod CRISPR-Cas-systemer kan styrke den ellers glemte fagterapi, fordi bakterier bruger systemet til at håndtere virusser - ligesom de bruger resistens til at tackle antibiotika.

Eksistensen af Racrs åbner en mulighed for, at forskere kan designe fager, der kan blokere bakteriernes forsvar og dræbe de sygdomsfremkaldende bakterier.

Fordi Racrs er RNA-baseret, og RNA har ret ens strukturer, der er nemme at kode, ville designet også kunne laves hurtigt.

»Det ville tage cirka en eftermiddag i et laboratorie,« påpeger Søren Johannes Sørensen, professor i mikrobiologi på Københavns Universitet og medforfatter til den videnskabelige artikel.

CRISPR-Cas kan også bruges til gen-redigering

Hvis ordet CRISPR-Cas lyder bekendt, er det også fordi systemet spiller en rolle i genteknologi, der kan bruges til at lave direkte ændringer i DNA.

Racrs kan også udnyttes i udviklingen af CRISPR-teknologi, lyder det fra forskerne bag det nye studie.

Simpelt forklaret fungerer CRISPR-Cas lidt som en gen-saks, der klipper bakterierne i stykker.

En modificeret saks kunne i teorien også sættes ind i mennesker med en genetisk sygdom og på den måde operere problem-genet væk.

»Problemet er lidt, at saksen bare fortsætter med at klippe, og det kan gøre mere skade end gavn. Men når vi nu ser, at Racrs kan neutralisere saksen, giver det håb om at lave en mere præcis CRISPR-Cas-saks, der kun klipper én gang,« siger Søren Johannes Sørensen.

Studiet lægger derfor grundlaget for nogle interessante mulige fremskridt i lægevidenskaben, men de kommer først, når forskere undersøger systemerne nærmere i fremtiden.

»Hvis man skulle bruge de her observationer i praksis, vil det kræve en dybere forståelse af den rumlige opbygning af CRISPR-Cas og Racrs, og hvad der specifikt sker, når de støder sammen,« påpeger Ditlev Brodersen.

Løfter låget til bittesmå økosystemer

Udover drømme om at lettere kunne takle resistente bakterier og redigere gener giver studiet også bedre viden om de mange måder, mikroskopisk liv omgås på.

»I forsvars- og angrebs-systemer på bakterier og fager får vi et billede af et våbenkapløb, der er fortsat gennem milliarder af år,« påpeger Søren Johannes Sørensen.

Så selvom man øjner håb for at bruge virussens ‘opfindelser’ til at lave vores egne med, ligger der også en forskningsmæssig fascination i at finde ud af, hvordan forskellige typer mikroskopisk liv interagerer med sig selv og kan påvirke store organismer som os.

»Det går mere og mere op for os, at det er komplekse økosystemer, vi har med at gøre her, hvor bakterier og vira bekæmper og stjæler fra hinanden, og endda nogen gange ender på samme side,« forklarer Ditlev Brodersen:

»Vi er godt i gang med at kortlægge bakteriers rolle i for eksempel vores tarmsystem, og den nye forskning åbner nu for, at virusser kan spille lige så stor en rolle.«