Forskerne har avslørt at Helicobacter pylori-bakterier, som forårsaker magesår og magekreft, har transportproteiner som sørger for at de får B1-vitamin fra omgivelsene. Ved å blokkere proteinene kan man ta livet av bakteriene. (Illustrasjonsfoto: angellodeco / Shutterstock / NTB scanpix)
Nytt funn gir håp om å kunne drepe resistente bakterier
Antibiotikaresistens er en av vår tids store utfordringer. Nå har danske forskere funnet en knapp man kan trykke på for å utvikle nye midler mot resistente bakterier.
Forskjellige bakterier
Noen bakterier danner selv de vitaminene de trenger.
Andre er helt avhengige av transportproteiner for å kunne overleve.
RNA ble sendt inn i celler
Den nye biosensoren fungerer ved hjelp av en såkalt riboswitch.
En riboswitch er en kunstig produsert RNA-sekvens som kan aktivere eller deaktivere bestemte gener i en celle.
De transportproteinene forskergruppen inntil videre har identifisert med riboswitchmetoden, sørger for at bakterier får nok B1-vitaminer.
Slik gjorde forskerne
DTU-forskerne produserte kunstig en RNA-sekvens kalt en riboswitch.
Den var designet for å binde B1-vitaminer, men bare hos bakterier som inneholder en høy konsentrasjon av vitaminet. En høy konsentrasjon er et tegn på at bakteriene har transportproteiner som gjør at de får tilført vitaminene.
B1-vitamin-bindingen aktiverer to gener som gir resistens overfor to typer antibiotika som kalles kloramfenikol og spectomycin.
Forskerne sendte riboswitchen inn i millioner av E.coli-bakterier. Deretter dyrket forskerne de E.coli-bakteriene som inneholdt riboswitchen på vekstplater tilsatt B1-vitamin og disse to typene antibiotika.
Bare bakterier som hadde et transportprotein som sørget for B1-vitamin fra omgivelsene, overlevde. Konsentrasjonen av B1 var så høy at riboswitchen ble aktivert og skapte antibiotikaresistens.
Bakterier finnes overalt i et utall av varianter. De fleste er harmløse. Noen er faktisk helsefremmende. Men det finnes også bakterier som gjør oss syke.
Noen av de farlige bakteriene har blitt motstandsdyktige overfor alle typer antibiotika. Vi greier ikke lenger å drepe dem.
Nå har forskere fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) utviklet en metode som gir ny kunnskap om bakterier. Den kunnskapen er viktig for å vinne kampen mot de resistente bakteriene.
Resultatene er nettopp publisert i tidsskriftet Nature Chemical Biology.
Bakteriers DNA koder for ukjente proteiner
Hvis man skal utvikle nye, effektive legemidler mot resistente bakterier, er det en fordel å forstå bakterienes biologi.
I dag kan forskerne kartlegge DNA-et til millioner av bakterier i løpet av få timer.
Men på et viktig punkt er det et hull i forskernes kunnskap: De vet ikke så mye om hvilke proteiner genene koder for.
Proteinene har ulike funksjoner og er livsnødvendige for bakteriene. Noen av dem sørger for at bakteriene får i seg de næringsstoffene de trenger. De kalles transportproteiner, og de sitter i bakterienes membraner, der de fungerer som en slags kanal eller pumpe.
Ved hjelp av transportproteinene kan molekyler, for eksempel livsviktige næringsstoffer, komme fra blodet, luften, vannet eller annet i omgivelsene og inn i selve bakterien.
Danske forskere med gjennombrudd
I årevis har forskere forsøkt å finne en metode som kan kartlegge bakterienes transportproteiner. Da kan det nemlig bli mulig å blokkere livsviktige proteiner hos bakterier som tåler antibiotika.
Forskerne fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) har nå hatt et gjennombrudd.
– Vi har utviklet en metode som raskt og effektivt kan sjekke milliarder av bakterier for transportproteiner, sier Morten Sommer, som er professor ved DTUs Center for Biosustainability.
Metoden er komplisert og innebærer genmodifisering av bakterier.
Ved hjelp av en biosensor kan forskerne endre på bakterienes DNA og dermed sortere ut de som har bestemte transportproteiner.
– Det er som å finne en nål i en høystakk ved å brenne høyet og plukke opp nålen til slutt. Med biosensoren kan vi raskt identifisere transportproteinene i milliarder av bakterier, sier Sommer.
Kan fjerne resistens
Thomas Vorup-Jensen, som er professor ved Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet, er imponert over studien.
– Veldig grundig og med stor teknisk ekspertise har forskerne utviklet en metode som kan gi oss viktig ny kunnskap om hvilken funksjon forskjellige proteiner har i bakterier, sier Vorup-Jensen.
– Det er viktig å kjenne de proteinene som transporterer næringsstoffer som vitaminer og andre molekyler gjennom cellemembranene. Jo mer kunnskap vi har om proteinenes funksjon og bakterienes transportsystemer, jo større er sannsynligheten for at vi kan bekjempe resistente bakterier, sier han.
Farlige bakterier ble avslørt
Morten Sommer har, sammen med kolleger fra DTU og den bioteknologiske bedriften Biosyntia, allerede brukt biosensoren til å identifisere 25 transportproteiner som til nå har vært helt ukjente.
Forskerne fant blant annet ut at bestemte bakterier – for eksempel Helicobacter pylori, som forårsaker magesår og magekreft – ikke kan danne B1-vitamin, men får det fra omgivelsene via transportproteiner.
– Vi utryddet alle de cellene som ikke hadde transportproteinet for B1, og dermed ble de identifisert, sier Sommer.
Når forskerne vet at Helicobacter pylori er avhengig av å få B1-vitaminer fra omgivelsene, kan man begynne å utvikle stoffer som blokkerer bakteriens transportproteiner. Uten dem kan ikke bakterien overleve.
Den nye biosensormetoden gir forskerne kunnskap om hvordan tarmbakterier tar opp næringsstoffer.
På sikt kan den være et verdifullt redskap i kampen mot antibiotikaresistens, og den kan kanskje brukes til å spesialdesigne celler slik at de selv kan danne vitaminer i stedet for å få dem tilført via kosttilskudd.
Referanse:
Genee, H.J (m.fl) Functional mining of transporters using synthetic selections. Nature: Chemical Biology (2016) doi:10.1038/nchembio.2189
© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.
