Bakterien Streptococcus pneumoniae kan gi lungebetennelse, hjernehinnebetennelse og blodforgiftning. Forskere ved universitetet i Oslo har funnet ut at disse bakteriene kan samarbeide om å kapsle seg inn i et slags panser. (Foto: Roger Junges/UiO)
Bakterien Streptococcus pneumoniae kan gi lungebetennelse, hjernehinnebetennelse og blodforgiftning. Forskere ved universitetet i Oslo har funnet ut at disse bakteriene kan samarbeide om å kapsle seg inn i et slags panser. (Foto: Roger Junges/UiO)

Bakterier blir farligere når de samarbeider

Når bakterier snakker sammen, kan de plutselig gi sykdom eller bli resistente mot antibiotika. Forskere ved Universitetet i Oslo prøver å forstå hva de sier til hverandre.

Published

Bakterier og resistens

  • Antibiotikaresistens innebærer at bakterier som vanligvis bekjempes ved hjelp av antibiotika blir resistente mot medikamentet. Det betyr at antibiotikumet ikke fungerer, og infeksjoner som tidligere var enkle å kurere, som et betent kutt i en finger, i ytterste konsekvens kan føre til død.
  • Resistente bakterier sprer seg gjennom at «friske» bakterier tar opp i seg andre bakteriers resistente gener.
  • Streptokokker: en stor og variert gruppe bakterier, de fleste uskadelige, men noen arter kan framkalle sykdom.
  • Pneumokokker: en sykdomsframkallende bakterieart, av de best kjente av alle artene. Kan forårsake lungebetennelse og en rekke andre alvorlige infeksjoner. Behandles ofte med penicillin, men resistens mot penicillin har blitt et økende problem.

Kilde: Folkehelseinsituttet, Det odontologiske fakultet, Store norske leksikon, Wikipedia.

For hvis de forstår hvordan bakteriene kommuniserer, vil de også kunne delta i samtalen.

– Hvis vi klarer å komme til bunns i hvordan bakteriene snakker sammen, og hva de oppnår ved å kommunisere som de gjør, så gir det oss gode utgangspunkt for å utvikle metoder som hindrer smittsomme sykdommer, som for eksempel lungebetennelse, forteller Roger Junges, som snart skal forsvare doktorgraden sin ved Universitet i Oslo.

Bakterier deltar nemlig i en kompleks form for kommunikasjon med hverandre. I sin streben etter å oppnå hovedmålet sitt, nemlig å overleve, er samhandling helt nødvendig.

Men dette kan i sin tur lede til sykdom hos mennesker – ofte alvorlig sykdom.

Bakteriene organiserer seg

I doktorgraden sin har Junges funnet ut mer om hvordan streptokokker, som særlig befinner seg i munnhulen og de øvre luftveiene, samhandler.

Bakteriene kommuniserer ofte ved å organisere seg i en såkalt biofilm. I munnen kan for eksempel bakterier samle seg som plakk på tennene.

En annen måte bakteriene snakker sammen på er å utveksle gener. Denne delingen av gener er forklaringen på hvordan antibiotikaresistens har utviklet seg til å bli en alvorlig trussel for folkehelsa: Bakteriene tar opp i seg gener fra andre bakterier, som gjør dem resistente mot antibiotika. De nye genene gjør at den livreddende medisinen slutter å bite på bakterien.  

Junges forteller at det er viktig å forstå denne kommunikasjonen for å sette en stopper for spredningen av antibiotikaresistens.

Lærer seg bakterienes språk

Det er først i nyere tid forskning har påvist at bakterier snakker sammen for å samarbeide. Dette står i motsetning til tidligere antagelser om at bakterier er separate celler som virker helt individuelt.

Roger Junges forsker på hvordan streptokokker snakker med hverandre. (Foto: Margit Selsjord/UiO)
Roger Junges forsker på hvordan streptokokker snakker med hverandre. (Foto: Margit Selsjord/UiO)

Junges har forsket på bakterieartene Streptococcus mutans, Streptococcus pneumoniae og Streptococcus mitis.

For å forstå hvordan bakteriene snakker med hverandre, redigerte Junges og kollegene hans ved Insitutt for oralbilogi ved Universitetet i Oslo, genene deres. På denne måten har de lært mer om hvordan bakteriene styrer kommunikasjonen seg i mellom.

Motvirke hull i tennene

Forskerne redigerte blant annet genene til bakterien S. mutans. Som tannlege kjenner Junges denne streptokokken godt.

S. mutans er en bakterieart som er svært vesentlig i utviklingen av karies, eller hull i tennene. Potensielt kan funnene våre dermed videreutvikles til å motvirke denne sykdommen, forklarer Junges.

Forskerne fant nemlig ut hvordan denne munnbakterien styrer hvor ofte den tar opp gener fra andre bakterier.

– Det vi har funnet, setter oss bedre i stand til å kunne gripe inn i bakterienes kommunikasjonssystemer og dermed påvirke dem til å oppføre seg annerledes, forteller Junges.

Ny metode for å redigere gener

I studiene sine av streptokokker har Junges brukt en rekke forskjellige teknikker, som såkalt RNA- og DNA-sekvensering, analyser av biofilm og dyremodeller. Han viser også til at han, sammen med forskergruppen han er en del av, har laget en helt egen, ny metode for hurtig å redigere DNA-et til streptokokker.

– Det betyr at vi kan ta bort og legge til gener og gjøre omtrent hvilke som helst endringer til de genetiske kodene som vi ønsker, noe som er svært fascinerende i seg selv, forklarer Junges.

Bakteriene kapsler seg inn

En av de andre bakterieartene tannlegen studerte, S. pneumoniae, er den viktigste årsaken til lungebetennelse. Denne streptokokken kan også lede til andre alvorlige infeksjoner, som hjernehinnebetennelse og blodforgiftning. Det er anslått at over én million mennesker dør av konsekvenser fra denne bakteriegruppa hvert eneste år, de fleste av ofrene er barn under fem år.

Junges og hans kolleger har identifisert et nytt kommunikasjonssystem som denne bakteriearten bruker for å innkapsle seg som beskyttelse. Gjennom kommunikasjon seg imellom produserer bakteriene kapsler som de omgir seg med som en form for pansring, igjen i sitt arbeid for å overleve.

Forskeren håper funnet kan bidra til å redusere dødelige sykdommer forårsaket av denne bakteriearten i framtida.

Vil snakke med bakteriene

Ved å kjenne til strategien bakterien bruker for å beskytte seg, vil forskerne etter hvert prøve å påvirke den i motsatt retning. På sikt håper de å kunne utmanøvrere bakterien.

I stedet for å prøve å trenge gjennom panseret vil de altså bruke den mer «diplomatiske» innfallsvinkelen å påvirke gjennom kommunikasjon.

Det er fortsatt et stykke igjen til forskerne kan gå inn i den pågående bakteriesamtalen og kontrollere den slik at smitte av resistente bakterier og sykdommer kan stanse.

– Vi har likevel kommet et godt steg videre, mener Junges. – Og det gjør det enda mer motiverende å fortsette forskningen på dette feltet.

Referanser

Donald A. Morrison, Rabia Khan, Roger Junges, m.fl.: Genome editing by natural genetic transformation in Streptococcus mutans. Journal of Microbiological Methods 2015, 119:134-41. Sammendrag.

Gabriela Salvadori, Roger Junges, m.fl.: Overcoming the barrier of low efficiency during natural transformation of Streptococcus mitis, Frontiers in Microbiology 2016, 01009 (7). Sammendrag.

Roger Junges, m.fl.:Markerless genome editing in competent streptococci, Methods in Molecular Biology 2017, 1537:233-247. Sammendrag.