Slik tilpasser bakterier seg til å bo i mennesker

Forskere har kartlagt hvordan bakterier kan gå fra å leve i jord til å leve i lungene hos pasienter med cystisk fibrose.

Publisert
Bakterien Pseudomonas aeruginosa gir kronisk lungebetændelse hos mennesker med cystisk fibrose. Forskere har nå kartlagt hvordan bakteriene fortsetter å tilpasse seg livet i lungene. (Foto: Colourbox)
Bakterien Pseudomonas aeruginosa gir kronisk lungebetændelse hos mennesker med cystisk fibrose. Forskere har nå kartlagt hvordan bakteriene fortsetter å tilpasse seg livet i lungene. (Foto: Colourbox)

Fakta:

Noen bakterietyper, som for eksempel Pseudomonas aeruginosa, har et komplekst arvemateriale som gjør dem i stand til å leve i flere forskjellige miljøer.

Det betyr at bakterien kan «skru på» bestemte gener når den skal leve i jord, og andre når den skal leve i lungevevet hos pasienter med cystisk fibrose.

Fakta:

Mange bakterier som lever omkring planterøtter, kan også leve i mennesker.

Dette gjelder blant annet familiene: Burkholderia (angriper også lungene), Enterobacter (kan gi urinveisinfeksjoner), Herbaspirillum, Ochrobactrum, Pseudomonas (blant annet i cystisk fibrose-pasienter), Ralstonia, Staphylococcus (stafylokokker) og Stenotrophomonas.

Jord og lungevev er to svært forskjellige miljøer med svært ulike betingelser for mikrobiologisk liv. Likevel trives bakterien Pseudomonas aeruginosa glimrende begge steder.

I jorden lever den et relativt anonymt liv, mens den i pasienter med cystisk fibrose gir kronisk lungebetennelse.

Nå har forskere fra Danmark Tekniske Universitet kartlagt hvordan bakterien fortsatt utvikler seg til livet i lungene og til å kunne motstå legenes forsøk på å fordrive den.

– Studien vår viser hvordan P. aeruginosa har gjennomgått genetisk tilpassing til livet i lungene, og hvordan den tilpassingen blant annet har gjort dem mer motstandsdyktige overfor antibiotika, forteller Lars Jelsbak fra Institut for Systembiologi.

Studien er offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet PNAS.

40 år gamle bakterier

Forskerne har undersøkt spyttprøver fra cystisk fibrose-pasienter som har vært behandlet på Rigshospitalet i Danmark gjennom de siste 40 årene.

Prøvene er blitt omhyggelig samlet inn og frosset ned av Helle Krogh Johansen og professor Niels Højby, som har arbeidet med infeksjonsbiologi i mer enn 50 år.

Fra spyttprøvene kunne forskerne fra DTU isolere en utrolig seiglivet bakteriestamme som hadde klart å smitte fra pasient til pasient gjennom alle fire tiår.

Genom-sekvensering av bakteriene fortalte forskerne om mutasjonene siden den første bakterien smittet en pasient i begynnelsen av 1970-tallet.

Forskerne kunne også se hvilken rekkefølge de enkelte mutasjonene hadde oppstått i.

– Analysene viste at det var akkumulert flere mutasjoner i bakterien, og at de evolusjonære endringene fremdeles foregår. Det betyr at bakterien ikke bare har tilpasset seg livet i lungene, men at de fortsetter med å tilpasse seg til dette miljøet, forteller Jelsbak.

Gjenskapt i laboratoriet

Doktorgradsstudent Søren Damkiær har klart å gjenskape den evolusjonære prosessen bakteriene har gjennomgått de siste 40 årene.

Han satte inn de muterte genene i en stambakterie som ikke hadde vært i kontakt med mennesker.

Mutasjonene ble satt inn i den samme rekkefølgen som de hadde oppstått i bakteriene i pasientene. Dermed kunne forskerne undersøke hvordan hver enkelt mutasjon og utviklingstrinn tilpasset bakterien til livet i lungene.

– Vi kunne se at bakterien oppførte seg mer og mer som de bakteriene vi hadde isolert fra lungene. Det oppsto også interaksjoner mellom mutasjonene som blant annet gjorde at bakteriene tålte antibiotika bedre, forteller Jelsbak.

Kunnskap er veien fram

Jelsbak håper forskningen kan bidra til en bedre av forståelse av de tilpasningsmekanismene bakterier tyr til for å infisere mennesker. Denne kunnskapen kan bli uvurderlig i framtidens behandlingsstrategier.

– Jeg håper at vi på sikt kan ramme bakterienes evolusjonære mekanismer og dermed hindre dem i å tilpasse seg til å leve i oss mennesker, sier han.

Referanse:

Evolutionary remodeling of global regulatory networks during long-term bacterial adaptation to human hosts, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1221466110

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.