Bakterier er overalt og findes i et utal af varianter. De fleste er uskadelige. Nogle er endda sundhedsfremmende. Men der er også bakterier, som gør os dødeligt syge.
Nogle af de sygdomsfremkaldende bakterier er med tiden blevet resistente overfor alle typer antibiotika. De kan ikke længere slås ihjel.
Nu har danske forskere fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) udviklet en metode, der giver ny viden om bakterier. Viden, som er vigtig for at kunne vinde kampen mod de antibiotikaresistente bakterier.
DTU-forskernes resultater er netop publiceret i det anerkendte tidsskrift Nature Chemical Biology. Det vender vi straks tilbage til. Først er lidt baggrundsviden nødvendig for at forstå resultatet.
Bakteriers DNA koder for ukendte proteiner
Hvis man skal udvikle nye, effektive lægemidler, der kan bekæmpe antibiotikaresistente bakterier, er det en fordel at forstå bakteriernes biologi ned i mindste detalje, og forskerne er kommet langt.
For eksempel kan de i dag kortlægge millioner af bakteriers DNA i løbet af få timer.
\ Forskellige bakterier
Nogle bakterier danner selv de vitaminer, de har brug for.
Andre er helt afhængige af transportproteiner for at kunne overleve.
Men på et andet essentielt punkt, er der huller i forskernes viden: De ved ikke ret meget om, hvilke proteiner bakteriernes gener koder for.
Proteinerne har forskellige funktioner og er livsnødvendige for bakterierne.
Nogle af dem sørger for, at bakterierne får de næringsstoffer, de har brug for. De kaldes transportproteiner, og de sidder i bakteriernes membraner, hvor de fungerer som en slags kanal eller pumpe.
Ved hjælp af transportproteinerne kan molekyler, eksempelvis livsvigtige næringsstoffer, komme fra blodet, luften, vandet eller andet i omgivelserne ind i bakteriernes kerner.
Danske forskere har gennembrud
I årevis har forskere forsøgt at finde en metode, som kan kortlægge bakteriernes transportproteiner.
Hvis det lykkes, kan man måske på sigt dræbe sygdomsfremkaldende og antibiotikaresistente bakterier ved at blokere funktionen af deres livsvigtige proteiner.
Det er i den forbindelse, forskerne fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har nået et gennembrud.
»Vi er de første, der har udviklet en metode, som hurtigt og effektivt kan screene milliarder af bakterier for transportproteiner,« siger Morten Sommer, der er professor på DTU’s Center for Biosustainability.
Metoden er kompliceret og indebærer genmodifikation af bakterier.
Ved hjælp af en biosensor kan forskerne pille ved bakteriernes DNA og dermed frasortere bakterier med eller uden bestemte transportproteiner.
»Det er ligesom at finde en nål i en høstak ved at brænde høet og samle nålen op til sidst. Med biosensoren kan vi hurtigt screene milliarder af bakterier og identificere deres transportproteiner,« siger Morten Sommer.
Kan føre til kur mod resistens
Thomas Vorup-Jensen, der er professor på Aarhus Universitets Institut for Biomedicin, har ikke selv været involveret i forskningsprojektet, men han har læst den videnskabelige artikel og er imponeret.
»Meget grundigt og med stor teknisk ekspertise har forskerne udviklet en metode, som kan give os vigtig ny viden om, hvilken funktion forskellige proteiner i bakterier har,« siger Thomas Vorup-Jensen.
»Det er vigtigt at kende de proteiner, der transporterer næringsstoffer som vitaminer og andre molekyler ind over cellemembranerne. Jo mere viden, man har om proteinernes funktion og bakteriernes transportsystemer, jo større er sandsynligheden for, at man bekæmpe antibiotikaresistente bakterier,« siger han.
Farlige bakterier blev afsløret
Morten Sommer samt kolleger fra DTU og den bioteknologiske virksomhed Biosyntia har allerede brugt deres biosensor til at identificere 25 hidtil ukendte transportproteiner.
Forskerne fandt blandt andet ud af, at bestemte sygdomsfremkaldende bakterier - eksempelvis en bakterie kaldet Helicobacter pylori, der forårsager mavesår og mavekræft - ikke selv kan danne B1-vitamin, men får det fra omgivelserne via transportproteiner.
\ RNA blev sendt ind i celler
Den nye biosensor fungerer ved hjælp af en såkaldt riboswitch.
En riboswitch er en kunstig fremstillet RNA-sekvens, der kan aktivere eller slukke bestemte gener, når den bliver sendt ind i en celle.
De transportproteiner, forskerholdet indtil videre har identificeret med riboswitch-metoden, er alle proteiner, der sørger for, at bakterier får nok B1-vitaminer.
»I vores forsøg udryddede vi alle de celler, som ikke havde B1-transportproteinet, og på den måde fandt vi ud af, hvilke bakterier der har transportproteinet,« siger Morten Sommer.
Når man ved, at Helicobacter pylori er afhængig af at få B1-vitaminer fra omgivelserne, kan man begynde at udvikle stoffer, som blokerer bakteriens transportproteiner. Uden transportproteiner kan den ikke overleve.
Grundlæggende kan den nye biosensor-metode give forskerne en dybere forståelse for, hvordan tarmbakterier optager næringsstoffer.
På sigt kan den være et yderst værdifuldt redskab i kampen mod antibiotikaresistens, og den kan måske bruges til at specialdesigne celler, så de selv kan danne vitaminer i stedet for at få dem tilført via kosttilskud.
Sådan gjorde forskerne:
- DTU-forskerne fremstillede kunstigt en RNA-sekvens kaldet en riboswitch.
- Riboswitchen var designet til at binde B1-vitaminer, men kun hos bakterier, der indeholder en høj koncentration af B1-vitaminer. En høj B1-vitamin koncentration er tegn på, at bakterierne har transportproteiner, som sørger for, at de får tilført vitaminerne.
- Den særlige B1-vitamin-binding aktiverer to gener, der giver resistens over for to typer antibiotika kaldet kloramfenikol og spectomycin.
- Forskerne sendte riboswitchen ind i millioner af E.coli-bakterier.
- Derefter dyrkede forskerne de E.coli-bakterier, der indeholdt riboswitchen, på vækstplader tilsat B1-vitamin og de pågældende to typer antibiotika.
- Kun bakterier, der havde et transportprotein, som sørgede for, at de fik B1-vitamin fra omgivelserne, overlevede. Deres koncentration af B1 var så høj, at riboswitchen blev aktiveret og skabte antibiotikaresistens.
