Forskere afslører bakteriernes våben
2. februar 2007
Nyt gennembrud i kampen mod resistente bakterier.
Amerikanske kemikere har afsløret en snedig strategi, der gør bakterier i stand til lynhurtigt at udvikle resistens over for antibiotika. Opdagelsen åbner mulighed for, at forskerne en dag kan udvikle en ny slags medicin, som forhindrer, at bakterierne bliver modstandsdygtige.
Af Rasmus Kragh Jakobsen
Bakteriernes mikroskopiske verden er fundamentalt anderledes end vores, og derfor overrasker de små organismer gang på gang. Senest har kemikeren Ryan T. Cirz og hans kolleger fra The Scripps Research Institute i Californien gjort en epokegørende op dagelse. Forskerne har vist, at bakterierne ikke venter på, at evolutionens tilfældige spil skal redde deres liv ved at gøre dem resistente over for lægernes bakteriedræbende antibiotika. Bakterierne speeder nemlig selv udviklingen markant op og sørger på den måde for at skabe en masse mutationer i deres egne gener.
Den triste nyhed er i den forbindelse, at bakterierne helt sikkert vil udvikle resistens også over for fremtidige anti-biotika. Men der er også en god nyhed. Opdagelsen åbner nemlig mulighed for at forhindre, at resistensen overhovedet opstår. Perspektivet er, at det bliver muligt at fremstille ny medicin, så patienter med fx lungebetændelse i fremtiden skal spise to piller en med antibiotika mod bakterierne og en, der forhindrer den hurtige mutationsproces, der gør bakterierne resistente.
Det er første gang, forskerne ser, at organismer direkte tager evolutionen i egen hånd. Men det er ikke første gang, vi groft undervurderer bakterierne antibiotika syntes at være et uovervindeligt våben, da det blev udbredt i midten af det 20. århundrede. Men i dag er bille det vendt, og hospitaler verden over kæmper dagligt mod multiresistente stammer af superbakterier, som intet bider på.
Et slimmonster i miniformat
For os mennesker er bakteriernes verden meget svær at forestille sig. For det første er de utroligt små 200.000 af dem kan gemme sig under prikken i et i men forstørrer man en af dem tusindvis af gange, vil man opdage et skræmmende monster helt ulig noget andet væsen, vi kender. Bakterien er indkapslet i et kraftigt, glinsende harnisk, og i den ene ende hvirvler lange, tykke kabler rundt med 200 omdrejninger i sekundet og driver bakterien frem med en fart svarende til, at et menneske løber 100 km/t.
I løbet af blot 20 minutter svulmer bakterien op til dobbelt størrelse og deler sig i to. Det kræver et voldsomt stofskifte, og rundt om bakterien står en slimet sky af affaldsprodukter, som spyes ud fra porer i harnisket, mens andre porer grådigt suger omgivende materiale ind. Det er også her, antibiotika strømmer ind og kan ramme bakteriens sårbare punkter.
De mest almindelige typer antibiotika som fx penicillin lister sig ind i opbygningen af bakteriernes hårde cellevæg, hvor de indarbejdes, nærmest som en murer bruger mørtel. Men antibiotika klistrer ikke, og ligesom en væg af løse mursten får penicillin simpelt hen cellevæggen til at falde fra hinanden og fyldes med store huller, hvorfra livs vigtige indre væsker flyder ud. Længe troede lægevidenskaben, at penicillin var nok til at få bugt med sygdomsbakterierne for altid. Men i dag har mutationer i mange tilfælde forandret bakteriernes indre proteinsystemer, så antibiotika ikke længere rører dem.
Hvis bare bakteriernes tricks sluttede her, ville resistensproblemer dog langtfra være så store, som sundhedsvæsenet oplever i dag. Men for få år siden viste det sig, at bakterierne også benytter særlige tricks, når det gælder sex, dvs. udveksling af arvemateriale. Vi er vant til, at dyr og planter passer godt på deres arvemate riale og kun deler det med andre af samme art og modsat køn. Sådan er bakterier langtfra. De er hovedrystende promiskuøse og deler så at sige seng med hvem som helst også helt andre bakteriearter. De er endda i stand til at optage arve materiale, som de finder i maden.
Blander gener på kryds og tværs
I vores verden ville det være katastrofalt, men i bakteriernes verden, hvor det handler om at tilpasse sig ekstremt hurtigt, giver strategien store fordele hvis én bakterie er muteret i et gen, så den er blevet resistent, kan andre lynhurtigt få fat i den egenskab, når bakterien sender lidt arvemateriale ud i miljøet. Det svarer faktisk til, at en hund hoster sin ene lunge op og giver den til en ryger med ødelagte lunger, hvorefter rygeren sluger lungen og vupti har fået en ny, velfungerende lunge, mens hunden selv udvikler en ny. Genialt og totalt overraskende for videnskaben, da man fandt ud af det.
Med menneskets sløsede omgang med antibiotika er der antibiotikarester overalt, og det betyder, at alle bakterier i dag har let adgang til gener for resistens. Udfordringen for forskerne består derfor i at opfinde helt nye typer antibiotika, som ingen bakterier har mødt før, og netop sådan et var det udbredte stof ciproflaxin, som Cirz undersøgte. Stoffet angriber bakteriernes evne til at kopiere arvematerialet, og herefter dør bakterien uden at efterlade nogen kopier af sig selv.
Det smarte er, at ciproflaxin virker mod rigtig mange bakterier og derfor kan kurere en lang række alvorlige sygdomme lige fra meningitis, gonorré, tarm-, luftvejs- og urinvejsinfektioner til det frygtede bioterrorvåben miltbrand. Men bakterierne bliver også resistente over for ciproflaxin, og forskerne har fundet ud af, at det går hurtigere end normalt.
Det skyldes, at resistensen afhænger af en signalvej i bakterien kaldet SOS-systemet. SOS-systemet aktiveres normalt ved skader på bakteriens dna. Derefter producerer bakterien et alter nativt kopieringsapparat, der kan se bort fra skaderne og alligevel gennemføre kopieringen. Systemet er ganske vist ret upræcist og producerer en masse fejl, der normalt vil være et problem for bakte rien. Men når bakterien er truet af antibiotika, har den akut behov for at ændre sig. Og Cirz og hans kolleger har nu vist, at bakterien bruger SOS-systemet til at gennemføre en slags hyperevolution, som meget hurtigt kan skabe resistens.
Men ikke nok med det. Andre forskere har vist, at en anden type antibiotika, betalaktam, også vækker SOS-systemet. Dermed er der formentlig tale om en generel mekanisme, som bakterierne kan bruge til at undslippe både nutidige og fremtidige antibiotika. Det lyder jo rigtig skidt, men alt håb er ikke ude. For centralt i SOS-systemet finder man et protein, LexA, der så at sige holder mekanismen i skak først når LexA er nedbrudt, aktiveres hyperevolutionen. Derfor foreslår Ryan Cirz, at man målrettet går efter at udvikle et stof, som kan forhindre nedbrydningen af LexA. Hvis det lykkes, kan lægerne måske ånde lettet op og se frem til en resistensfri fremtid.
Copyright © Rasmus Kragh Jakobsen og Illustreret Videnskab. |