Siden tidenes morgen har bakterier kjempet mot andre bakterier om ressursene. Bakteriene kan derfor være en god kilde til å finne bakteriedrepende stoffer.
En slik forsvarsmekanisme er antimikrobielle peptider. Dette er ørsmå molekyler som ødelegger eller punkterer bakterienes overflate og dermed dreper dem.
Bakteriene sliter med å beskytte seg
En viktig egenskap er at det ikke er like lett for bakteriene å beskytte seg mot dem, og dermed bli resistente. Det er et problem med vanlig antibiotika.
Vi mennesker har denne typen stoffer i svette og spytt. Alle slimhinner er fulle av dem. Dette er kroppens førstelinjeforsvar mot bakterier.
Professor Reidar Lund
Slike peptider har vært kjent lenge, men det er gode grunner til at de ikke blir brukt så mye innen medisin.
– De er ustabile. De blir brutt ned etter kort tid i for eksempel blod. Det andre problemet er at de kan være toksiske. Det betyr at de også kan skade våre celler, forklarer professor i kjemi Reidar Lund ved Universitetet i Oslo.
En type slike peptider, colistin, lages av bakterier. Disse blir brukt som siste utvei mot multiresistente bakterier på sykehus. Det er bare ett aber:
– De er giftige for nyrene, sier Lund.
Colistin ble godkjent for medisinsk bruk på 70-tallet. Selv om det er giftig, blir det brukt mot multiresistente bakterier.
– Enten tar du dette, eller så dør du. Selv om de kan skade nyrene, blir det mindre viktig sammenliknet med alternativet, sier Lund.
Peptid
Et peptid består av en kort rekke av aminosyrer. En lengre rekke kalles proteiner.
Aminosyrer er kroppens byggeklosser. De aminosyrene som kroppen ikke kan lage selv, kalles ofte for vitaminer, og må tilføres gjennom kosten.
Immunforsvaret hos dyr og mennesker lager antimikrobielle peptider, det vil si en type antibiotika, for å beskytte seg mot bakterier. Bakterier kan også bedrive kjemisk krigføring mot hverandre med å skille ut antimikrobielle peptider.
Kan gjøre gift mindre giftig
Multiresistente bakterier er et stort problem på sykehus over hele verden. Disse bakteriene er motstandsdyktige mot flere, eller alle, typer antibiotika.
Uten forsvar mot bakterier vil vi kunne dø av relativt vanlige infeksjoner, og større operasjoner blir livsfarlige. Derfor er forskerne på jakt etter mulige løsninger. Colistin kunne være en kandidat om det ikke var giftig. Men det finnes håp:
– Vi kan kapsle dem inn, slik at de ikke kan skade cellene våre, sier Lund. – Da kan de sirkulere i blodet. Muligens kan vi sette andre molekyler på innkapslingen slik at de kan feste seg til bakteriene og gjøre mindre skade på våre celler.
Lund sier at dette er noe de ser for seg som muligheter i fremtiden. Forskerne jobber blant annet med å bruke polymerer til innkapsling. Han mener at vi kan finne mange løsninger blant bakterienes krigføring mot hverandre:
– Dette er stoffer som har eksistert siden tidenes morgen. Likevel ser de ikke ut til å ha utviklet noen særlig resistens mot det, sier Lund.
Ekstreme forhold inspirerte til nanonåler
I tillegg til metoder for å kapsle inn stoffer forsker Lund og kollegene på en annen type antimikrobielle peptider som spontant setter seg sammen til nanonåler.
Annonse
– Vi har laget en nanonål ved hjelp av hydrogenbindinger og hydrofobe grupper sammen, sier Lund.
Hydrofobe stoffer er stoffer som støtes fra vann slik som oljer, fett og voks.
– Da får du en struktur som er så stabil at du nesten kan koke den. Dette er svært interessant med tanke på å lage funksjonelle biomaterialer, sier Lund.
Reidar Lund.(Foto: Elina Melteig)
Forskerne har latt seg inspirere av en type bakterier som kalles for ekstremofiler. Som navnet antyder, lever disse bakteriene under forhold hvor liv vanligvis ikke kan eksistere. Eksempler er undersjøiske skorsteiner hvor kokende vann fra jordens indre siver ut.
– Ekstremofiler har proteiner i overflaten som ikke går i oppløsning så lett, sier Lund.
Han har forsøkt å lage nanonåler ved hjelp av en enkel sekvens, en rekke, bestående av tre typer aminosyrer.
– Når vi plasserer to typer aminosyrer, glutamin og leucin, annenhver etter hverandre, får vi en veldig sterk sekvens, forklarer han. – Så kan vi sette en annen aminosyre ytterst. I dette tilfellet en aminosyre som kan søke opp bakterier.
Vi er allerede fulle av peptider
Tanken på å gå rundt med nanonåler i kroppen kan virke skremmende, men Lund forteller at vi allerede er fulle av peptider.
– Vi mennesker har denne typen stoffer i svette og spytt. Alle slimhinner er fulle av dem. Dette er kroppens førstelinjeforsvar mot bakterier. Det finnes også naturlig i ost, og det er grunnen til at vi ikke så lett får bakterievekst der, sier Lund.
Bakteriene, på sin side, forsøker å forsvare seg ved å lage enzymer som bryter ned vanlige peptider. Enzymer er proteiner som får biokjemiske prosesser til å skje.
– Men bakterienes enzymer virker ikke hvis vi for eksempel pakker våre molekyler sammen eller kapsler dem inn i noe annet, sier Lund.
Annonse
Implantater kan dekkes av nanonåler
Lund håper at de stabile nanonålene de har utviklet, vil kunne brukes for å hindre bakterievekst i implantater, slik som hofteproteser og tannimplantater.
– Det er viktig å ikke få bakterievekst på et implantat. Denne typen nåler kan hindre at bakterier kan feste seg i implantatet, og vi vil kunne holde det sterilt mye lenger, sier han.
Han mener dette er det viktigste bruksområdet for nanonålene foreløpig. Men forskerne ser også på muligheten for å lage nanonåler som kan sirkulere i blodet.
Selv om nålene tåler tøffe miljøer i dag, må de likevel bli enda mer spesifikke slik at de bare rammer uønskede bakterier. Å skille sykdomsfremkallende bakterier fra dem som er helsefremmende, er en svært vanskelig oppgave.
– Hvis vi forstår mer av hvordan bakterier dør, så vil vi kunne designe molekyler som treffer spesifikke bakterier. Å få til dette er ikke bare et 100 millioner-dollar-spørsmål. Det er et flere milliarder-dollar-spørsmål, sier Lund.
Et materiale som er laget for å fungere sammen med biologisk materiale. For eksempel en hofteprotese som skal erstatte hoften. Funksjonelle biomaterialer er gjerne materialer som er endret slik at de i større grad har en biologisk funksjon i tillegg. Det kan være at de bedre fester seg til bestemte celler i kroppen, eller at overflaten er vanskelig for bakterier å feste seg til.
