SVAMP: En svamp fra dypet, som lever å filtrere næring fra vannet, inneholder myriader av interessante organismer. (Bilde: Geir Johnsen, TBS, NTNU)
MINIUBÅT: Forskerne ved Sintef har brukt miniubåt for å hente interessante organismer opp fra dypet i Trondheimsfjorden. (Bilde: Sintef)

NYE FORMER FOR ANTIBIOTIKA / GEOPROSPEKTERING

Her ligger fremtidens antibiotika

Vi trenger nye antibiotika for å erstatte de som ikke virker. Havet kan bli løsningen.

 

Stadig flere av våre svært viktige medisiner som har holdt bakterieinfeksjoner i sjakk siden 30-tallet mister effekten.

Da antibiotika dukket opp i medisinskapet, var det rene miraklet. Pasienter på dødens rand var friske dagen etter.

Nå er vi blitt vant til det, men sjenerøs og til dels overdreven bruk gjennom mange tiår, har spilt ballen over på mikrobenes banehalvdel.

De lever et liv i superfart med timer mellom generasjoner. Perfekte forhold for evolusjon og for å utvikle nye mutanter som er resistente mot antibiotika.

Det skjer samtidig som arsenalet vårt blir stadig tommere. Vi er vant til å ha medisiner mot alle bakterier, men nå finnes det arter som er resistente mot så godt som alle antibiotika.

Les også: Her dyrkes vårt nye drivstoff

Forskes for lite

Dette burde være et flott utgangspunkt for verdens farmasøytiske industri, men slik er det ikke.

De fleste av de store selskapene har trappet ned sine satsinger på nye antibiotika.

Utviklingen koster svært mye, og faren for utvikling av resistens er stor. Dermed vil tiden i markedet blir kort.

Samtidig er forbruket begrenset sammenlignet med andre medisiner. Pasientene blir friske etter noen dager med behandling.

Resultatet er at det er mer lukrativt å utvikle medisiner for kroniske sykdommer, som pasientene må ta resten av livet.

Les også: Snart kan du få sprøytestikk uten smerter

Nye aktører

Mange mener nå at det offentlige må gå tyngre inn og støtte farmasøytisk industri for at de skal forske på nye antibiotika.

Gevinsten er at man kan fjerne en del av sykehusinfeksjonene som koster samfunnet enorme beløp.

I EU regner man med at 175 000 mennesker dør årlig som følge av slike infeksjoner.

Sykehusinfeksjoner og overdreven bruk av antibiotika har vært den største driveren for utvikling av resistens.

Fra naturen

Naturen er en enorm ressurs for å skaffe nye medisiner, og vi har bare pirket i overflaten så langt.

Jo mer vi leter, jo mer finner vi. Samtidig øker forståelsen for mekanismene knyttet til hvordan en infeksjon utvikler seg, hvorfor et antibiotikum virker, og hvordan bakteriene blir resistente.

Det kan ligge muligheter for å utvikle nye antibiotika basert på forståelsen av hvordan bakterier kommuniserer når man får en infeksjon, eller hvordan bakterier klarer å «gjemme seg» for kroppens eget immunforsvar.

Infeksjonsbekjempelse krever samhandling mellom medisin og kroppens immunforsvar. De fleste antibiotika som brukes i dag stammer fra forbindelser som produseres av bakterier og sopp funnet i jorden. Her har man lett i mange år, og derfor ønsker man nå å øke letingen etter mikrorgansimer og gener også i andre miljøer.

Det haster med å finne nye antibiotika. Nye former for bioprospektering kan være løsningen ved å finne lite studerte mikroorganismer og sjekke om de produserer nye virkestoffer.

I Norge har miljøet på Sintef/NTNU drevet slik prospektering etter marine mikroorganismer i Trondheimsfjorden siden 2003. Vi vet mye mindre om disse enn organismene i jorden. Hovedmålet er å finne nye virkestoffer mot kreft og bakterier og nye enzymer for industriell anvendelse.

Les også: 

Her er din nye kreftlege

Gir bedre bilder av kreft og hjertesykdommer

Potensielle medisiner: Bakteriekolonier fra havet som dyrkes i laboratoriet kan inneholde nye virkestoffer mot andre bakterier og kreftformer.

Flere veier til Rom

Det er en lang vei fra det å isolere en bakterie til å fastslå at den produserer et medisinsk interessant stoff.

Mer enn 99 prosent av alle marine mikroorganismene kan ikke dyrkes enkelt i laboratoriet.

De som kan dyrkes må testes under forskjellige betingelser for å finne ut om de kan produsere biologisk aktive kjemiske forbindelser.

DNA-et i slike mikroorganismer inneholder oppskriften på stoffer de trenger for å overleve og kunne konkurrere med andre i miljøet.

Mikroorganismene sløser ikke med energi, og de produserer som regel bare det de trenger under de ulike betingelsene. Forskningsgruppen på Gløshaugen har isolert over 8000 bakterie-

varianter fra bakteriegruppen Actinomycetes fra ulike miljøer i fjorden.

For hver av disse må ulike dyrkningsbetingelser benyttes for å få bakteriene til å produsere virkestoffer. Så må ekstrakt fra bakteriekulturene testes for aktivitet mot ulike krefttyper, eller bakterier man vil finne medisin mot.

Omvei

De fleste marine mikroorganismer er vanskelige å dyrke i laboratoriet. Da kan man ta omveien om enklere dyrkbare organismer for å utnytte interessant DNA.

Ved å overføre gener som trengs til en vertsorganisme som lar seg dyrke, kan det fremstilles et nytt virkestoff.

I fryserne på Gløshaugen oppbevares tusenvis av organismer.

Ved bruk av slike teknikker er de en viktig genressurs med stort potensial for å finne og produsere en rekke nye forbindelser.

Les også:

Sjekk fremtidens behandlinger på sykehuset

Slik vil ny teknologi forandre helsevesenet  

BilligereForskerne ved Sintef har brukt miniubåt for å hente interessante organismer opp fra dypet i Trondheimsfjorden. Sintef

Billigere

Kostnadene for å sekvensere DNA faller raskt. For fem år siden kostet det 400 000 å sekvensere et bakteriegenom.

I dag koster det rundt 15 000 kroner, og prisen faller fra måned til måned.

Metodene for å analysere informasjonen som ligger i DNA-et utvikler seg også meget raskt.

Forskerne på Gløshaugen har allerede sekvensert flere av sine mest interessante bakterieisolater, og de arbeider med å etablere ny teknologi for å flytte gener over i nye vertsorganismer.

Enorm jobb

Det er en stor jobb å teste tusenvis av prøver for virkestoffer. Heldigvis finnes det roboter som kan gjøre alt rutinearbeidet som skal til for å gjennomføre de enorme mengdene med tester.

I de sjeldne tilfellene man får et positivt resultat, må det undersøkes om dette er et stoff som finnes fra før, eller om det dreier seg om noe fundamentalt nytt.

I så fall begynner jobben med å gjøre dypere analyser. Man måtte for eksempel finne ut om det nye stoffet selektivt dreper bakterien eller kreftcellen, og ikke er skadelig for kroppens normale celler.

Det nye stoffet må fungere i pasienten, i første omgang infiserte dyr, uten å ha skadelige effekter.

Hvis man oppdager noen negative effekter, vil man, hvis mulig, forsøke å forbedre stoffet. Dette kan gjøres ved å endre på genene slik at bakterien produserer varianter av stoffet med bedre egenskaper, eller ved å forandre molekylet ved kjemisk syntese.

Forskningsgrupper i Trondheim har funnet nye potensielt interessante stoffer og regner med å ha flere klare til in vivo tester – det vil si testing på levende vesener, i løpet av de neste årene.

Denne viktige forskningen har vært bremset av lav finansiering i flere år, men nå er den i gang igjen grunnet ny nasjonal satsing på bioprospektering.

Les også:

– Spikeren i kista for bioteknologimiljøet

Ny teknologi skal gi friskere fisk  

Nye kilder

Trondheimsfjorden er bare et av mange områder hvor nye, nyttige organismer kan finnes. Et annet interessant område for bioprospektering er oljereservoarer hvor det er mye biologisk aktivitet.

Forsøk med å undersøke den mikrobielle diversiteten i oljereservoarer ved hjelp av såkalt metagenomikk begynte for fem år siden.

Da lyktes Statoil i å hente opp en prøve som inneholdt mye bakterier og Archaea. Håpet er å finne eksotiske gener til nye enzymer med en industriell verdi.

Utfordringen er å håndtere slike livsformer, som lever i temperaturer fra 50 til 120 varmegrader og i trykk opptil flere hundre bar.

For å få tak i DNA-et deres må de kjøles og dekomprimeres i uker med avansert teknologi. En mulig gevinst av slik forskning er at man finner enzymer som er stabile ved høy temperatur.

Slike vil være svært interessante i en rekke industrielle anvendelser.

Kilder: Sergey Zotchev (NTNU) Håvard Sletta og Alexander Wentzel (Sintef)

Les også:

Derfor blir synet dårligere etter 40  

Mobiltelefonen skal avsløre demens

Ny metode knekker lakselusa  

Kurerer kreft med lys og kjemi