Denne artikkelen er produsert og finansiert av NMBU - Norges miljø- og biovitenskapelige universitet - les mer.

Pneumokokker (Streptococcus pneumoniae) som blant annet gir lungebetennelse, deler seg fra én celle til to datterceller. Hvis vi forstår hva som skjer i delingssonen – det grønne området – kan vi utvikle nye antibiotika som hemmer delingen.
Pneumokokker (Streptococcus pneumoniae) som blant annet gir lungebetennelse, deler seg fra én celle til to datterceller. Hvis vi forstår hva som skjer i delingssonen – det grønne området – kan vi utvikle nye antibiotika som hemmer delingen.

River celleveggen til bakteriene for å stoppe resistente bakterier

De dreper bakteriene før bakteriene dreper deg. Når forskerne klarer å hindre bakterier i å bygge nye cellevegger, kan de hamle opp med resistente bakterier.

Publisert

Når bakteriene ikke klarer å lage nye cellevegger, klarer de heller ikke å gjøre deg syk. Derfor prøver Daniel Straume og kollegene hans å ta byggematerialene fra bakteriene.

Når de er i mål, vet de også hvordan de skal drepe de bakteriene som antibiotikumet ikke klarer å stoppe – de resistente bakteriene.

Straume er forsker på NMBU. Sammen med kollegene som forsker på molekylær mikrobiologi, har han kommet et skritt videre mot å finne ut hvordan bakteriene skal stoppes. Selv omtaler han det de arbeider med, som «veldig grunnforskning».

Stopper celledelingen

– De fleste bakteriene er omsluttet av en cellevegg som beskytter den så den ikke sprekker. Inne i bakterien er det høyt trykk, forklarer han.

Bakteriene formerer seg ved celledeling – det vil si at én celle først blir større, før den deler seg i to.

– Da må den celleveggen utvides i takt med at cellen blir større og så må de to nye dattercellene ha celleveggen rundt seg, beskriver Straume.

Hvordan det skjer, er studert svært lenge, og det er veldig komplisert. Hovedpoenget er at hvis du klarer å stoppe de proteinene – enzymene – som lager celleveggen, så dør den.

Det er den kunnskapen som penicillin og flere andre antibiotika utnytter: Medisinen hemmer tillagingen av celleveggen slik at bakteriecellene ikke klarer å dele seg.

En rad av sukkertråder

– Den celleveggen består av rader av sukkermolekyler. Disse sukkertrådene er bundet sammen med broer av peptider, forklarer han. Peptider er en kjede av aminosyrer – de samme molekylene som er byggemateriale i alle levende celler.

Penicillin binder seg til de enzymene som lager sukkertråder og binder dem sammen. Så blokkerer det funksjonen til enzymet og dermed får ikke bakteriene lagd ny cellevegg. Dermed kan ikke bakteriene dele seg og bli flere, og immunforsvaret i kroppen kan kvitte seg med dem.

De bakteriene som er blitt resistente, har klart å endre enzymene sine slik at penicillinet ikke binder seg like sterkt til dem. Da kan enzymet lage cellevegg likevel, og medisinen virker ikke.

Forsker Daniel Straume omtaler det han arbeider med, som «veldig grunnforskning».
Forsker Daniel Straume omtaler det han arbeider med, som «veldig grunnforskning».

Fant ut hva klasse A gjør

– Det vi har gjort, er å studere de enzymene som lager cellevegg, sier Straume. Han har arbeidet med pneumokokker – de bakteriene som blant annet gir lungebetennelse. De har fem forskjellige slike enzymer. De heter penicillinbindende proteiner – PBP-er.

Forskerne deler dem inn i to klasser. Det er klasse B-PBP-ene som begynner å lage celleveggen. Så kommer klasse A inn og forsterker den. Fyller igjen hullene, så å si.

– Det er dette vi ikke har visst før. Hva klasse A-PBP-ene gjør. Hvis ikke de kommer inn og fyller igjen hullene og forsterker den celleveggen som klasse B har laget, så dør cellene eller blir veldig, veldig syke. Blir de så syke, kan de ikke gi noen infeksjon, sier Straume.

Nå som forskerne på Ås har funnet ut hva disse klasse A-PBP-ene gjør og hvordan de bidrar, blir neste skritt å finne ut mer i detalj hvordan det går an å hemme den prosessen.

En del av den jobben blir resensitivisering – det å gjøre en bakterie som var resistent mot antibiotika, sensitiv igjen slik at medisinen stopper den.

– Hovedpoenget her er å forstå penicillinresistens og finne nye måter å få bukt med den på. Da finner vi også nye måter å ta kverken på bakteriene på.

– Hvis vi ser på en celle, er det mange deler som fungerer og jobber sammen, men de delene er så små at vi ikke kan se dem, sier Daniel Straume og sammenligner cellene med en motor: – Vi må finne ut hvilket tannhjul vi kan angripe for å få motoren til å stoppe!

Stort miljø for små mikrober

Den vitenskapelige artikkelen som Daniel Straume og kollegene har publisert, føyer seg inn i rekken av funn fra NMBU på Ås.

Straume er en del av forskningsgruppen Molekylær mikrobiologi på NMBU. Den har utspring fra LMG – Laboratorium for mikrobiell genteknologi. Laboratoriet startet opp i en rotete kjeller for over 30 år siden.

– Mikrobiologi på Ås har en historie som går helt tilbake til før krigen. Men det var i 1988 at Norges landbruksvitenskapelige forskningsråd startet en satsing som het «Bioteknologi i landbruket», forteller Ågot Aakra. Hun er dekan og leder Fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap på NMBU.

Brundtland og bioteknologi

Da LMG ble etablert i 1988, var temaet slett ikke nytt, men det var uttrykket bioteknologi.

– Bioteknologien kommer til å få avgjørende innvirkning på miljøet. Produktene fra genteknikken vil kunne føre til ganske markert forbedring i helsetilstanden hos mennesker og dyr. Forskerne utvikler nye medisiner, ny terapi og nye midler til kontroll med smittebærere, sa daværende statsminister Gro Harlem Brundtland til Stortinget i 1989.

Hun viste til Verdenskommisjonen for miljø og utvikling, som hun hadde ledet selv. Den pekte på det samme i 1987.

Ingolf Nes gikk fra pølseforskning til stillingen som den første forskningssjefen for LMG. Han kom fra Matforsk, det som nå er Nofima. Han flyttet inn i underetasjen på meieribygningen på den daværende landbrukshøgskolen, sammen med fire forskere og tre teknikere.

Meieribygningen ved NMBU, hvor forskningen på mikrobiologi startet i underetasjen.
Meieribygningen ved NMBU, hvor forskningen på mikrobiologi startet i underetasjen.

Krever tålmodighet

Så begynte han å forske på peptider. Peptidene gjør nemlig mye mer enn bare å binde sammen sukkertrådene i celleveggene – de kan være alternativer til både antibiotika i medisin og til konserveringsmidler i mat.

– Det som LMG har lagt vekt på hele veien, er den grunnleggende forskningen. Den langsiktige forskningen, som krever tålmodighet, der du ikke kan bestille svar om et halvt år.

– Grunnforskning er viktig, men det koster, og det krever at en finner de beste folkene og gir dem gode vilkår, sier dekan Ågot Aakra ved Fakultet for kjemi, bioteknologi og matvitenskap på NMBU.

– Konkurransen er hard, og det skal den være for at forskerne skal få frem det beste i hverandre. Vi må levere på toppnivå. Ikke bare for å vinne prosjekter, men også for å kunne bidra til å løse problemer som for eksempel antibiotikaresistens. Du må være dedikert, og du må være veldig god, sier hun.

Referanse:

Daniel Straume mfl.: Class A PBPs have a distinct and unique role in the construction of the pneumococcal cell wall. PNAS, 17. mars 2020