Krabbene og kråkebollene på havbunnen i arktiske farvann bruker klør og pigger til å forsvare seg.

Men våpenarsenalet deres omfatter også hele batterier av kjemiske stoffer som brukes til å motstå angrep fra bakterier, sopp, virus eller parasitter.

Noen av disse stoffene kan bli til nye medisiner for mennesker.

Det finnes om lag 2000 kjente dyrearter på havbunnen i arktiske områder. Det er så godt som sikkert at noen av disse produserer stoffer med interessante egenskaper som bør studeres nærmere.

Lovende forbindelser

– Vi har allerede funnet og identifisert rundt 15 lovende kjemiske forbindelser fra krepsdyr, kråkeboller, svamper og sjøpunger, forteller doktorgradsstipendiat Victoria Paulsen.

Hun er tilknyttet en bioprospekteringsgruppe ved Norges fiskerihøgskole (NFH) i Tromsø, som samarbeider med forskningssenteret Mabcent-SFI gjennom forskningsprosjektet «Antibiotics from the sea».

– Den store drømmen er at vi skal finne stoffer med egenskaper som kan brukes til å utvikle nye medisiner for mennesker, sier Paulsen.

Skattejakt i naturen

Letingen etter verdifulle stoffer i naturen kalles bioprospektering eller gjerne «skattejakt», og det finnes allerede en mengde medisiner basert på naturlige stoffer.

Bakteriedrepende penicillin (fra soppen Penicillium) og smertestillende acetylsalicylsyre (fra blant annet piletreets bark) er blant de mest kjente.

De fleste stoffene som brukes i dag kommer fra landjorden eller varme havområder.

Universitetet i Tromsø har et stort miljø som har spesialisert seg på å jakte etter medisinske virkestoffer i arktiske farvann, for der vet forskerne at organismene må være utrustet med gode kjemiske forsvarssystemer.

Livet i iskalde arktiske farvann er nemlig svært krevende, og dyrene trenger derfor effektive beskyttelsesvåpen, gjerne molekyler med interessante biologiske egenskaper.

Bioprospekteringsgruppen ved NFH, ledet av professor Klara Stensvåg, består av rundt ti forskere som fokuserer på marine forbindelser med antibakteriell aktivitet.

Avansert skattejakt

Det er ingenting som er enkelt ved denne arktiske skattejakten, som foregår i flere trinn.

– Det første trinnet består i å finne og isolere virkestoffer fra de arktiske bunndyrene. Når vi har funnet et stoff som dreper mikroorganismer i laboratoriet, er neste skritt å bestemme stoffets kjemiske struktur og egenskaper.

– Mitt doktorgradsprosjekt handler om å finne ut hvordan stoffene dreper bakterier, forklarer Paulsen. 

Den arktiske skattejakten omfatter også flere trinn etter dette: Forskerne må finne ut hvilken del av det kjemiske stoffet som dreper bakterier, og dernest må større mengder av det nye stoffet fremstilles i laboratoriet.

Så kan «oppfinnelsen» presenteres for den farmasøytiske industrien (ofte via patenter) slik at potensialet for utvikling til medisinsk bruk kan bli evaluert.

De siste leddene i utviklingen av nye medisiner, blant annet klinisk testing, er kostbare prosesser og må utføres av farmasøytisk industri, og veien fram til et nytt medikament kan være lang.

Bakterie-drap på ulike måter

De fleste naturlige bakteriedrepende stoffer virker ved at de ødelegger bakteriens membran, det vil si den tynne hinnen som omslutter bakteriecellene.

Hvis det for eksempel dannes porer i membranen slik at den blir utett, dør bakteriecellen ganske fort. 

– Men det finnes også mange stoffer som trenger inn i bakterien og påvirker prosesser inne i cellen.

– Det siste er vanlig for flere av de tradisjonelle antibiotikaene som benyttes i dag, for eksempel de som kalles β-lactamater.

– Fordelen med stoffer som dreper bakterier «innenfra» er at de ikke bidrar til å frigjøre eventuelle giftstoffer som finnes i bakterien, sier Paulsen.

Antibiotikaresistens

En omfattende bruk av antibiotika har ført til at det er utviklet en rekke antibiotikaresistente mikroorganismer.

Den farmasøytiske industrien, og for øvrig hele samfunnet, er derfor avhengig av en kontinuerlig utvikling av nye medikamenter. Dette er et av motivene for å drive med bioprospektering.

– Vi vil gjerne legge grunnlaget for utviklingen av nye medisiner, men dette er også grunnforskning som kan lære oss mye om uutnyttede ressurser.

– Studier av virkningsmekanismer gir oss også kunnskap om mikroorganismenes oppbygning og kan kanskje avsløre «svake punkter» hos dem, sier Paulsen.

Metodeutvikling

De fleste stoffene som Tromsø-forskerne har funnet i arktiske farvann er såkalte peptider, det vil si proteiner som oftest består av mindre enn 100 aminosyrer.

Peptidene er ganske korte til proteiner å være, men det er likevel snakk om kompliserte kjemiske stoffer.  

Victoria Paulsen og de andre Tromsø-forskerne bruker avanserte metoder for å studere hvordan nye kjemiske stoffer dreper bakterier.

– Siden vi har mange forbindelser som skal evalueres, bruker og videreutvikler vi metoder som egner seg til å bestemme raskt og effektivt om en forbindelse angriper membraner eller funksjoner inne i bakteriecellene, forklarer hun.

Lenker:

Forskningsrådets program Havet og kysten (HAVKYST)

Sentre for forskningsdrevet innovasjon (SFI)

Centre on Marine Bioactives and Drug Discovery (MabCent-SFI)