Tuberkulose er en sykdom som skyldes infeksjon med mykobakterier, blant annet M. tuberculosis. Sykdommen angriper typisk lungene.

Nye medisiner og vaksiner på 1900-tallet førte til at sykdommen nesten ble utryddet. Nå smittes imidlertid flere igjen, og i dag er ifølge Verdens helseorganisasjon WHO én tredjedel av verdens befolkning infisert med mykobakterier som kan gi tuberkulose.

Mange vet ikke om at de er smittet og vil aldri få symptomer på tuberkulose, men sykdommen dreper fortsatt to millioner mennesker hvert år.

Nye stoffer gir resultater

Det er et stort problem at stadig flere mykobakterier utvikler resistens mot antibiotikaene som brukes til å behandle infeksjonen. Nye stoffer som kan få bukt med mykobakterier, er derfor sårt tiltrengt.

I et forskningsprosjekt som har hatt støtte fra Forskningsrådets kjemiprogram, har professor John Sigurd Svendsen og professorkollega Tore Lejon ved Universitetet i Tromsø laget en helt ny gruppe kjemiske stoffer som ser ut til å kunne gjøre nettopp dette.

– Vi har laget en helt ny stoffklasse som kalles borpeptider. Borpeptidene har nye, unike egenskaper, forteller Svendsen.

– Målet var egentlig å se om disse stoffene kunne brukes til behandling av soppinfeksjoner, men da det viste seg at de virket mot mykobakterier, til og med mot de resistente, var det mer interessant.

Sammensatte erfaringer

Det var kombinasjonen av Svendsens og Lejons erfaringer innen syntetisk kjemi som gjorde at akkurat de framstilte den nye stoffklassen.

Svendsen har lang erfaring med forskning på såkalte mikropeptider. Peptider er korte kjeder av aminosyrer som er byggesteinene i proteiner. Mikropeptidene Svendsen har utviklet, består av bare tre aminosyrer.

Det som gjør dem interessante, er at de dreper bakterier i løpet av sekunder. Svendsens forskning har bidratt til at de kan brukes som legemidler mot bakterieinfeksjoner og kreft (se faktaboks).

Lejon på sin side har jobbet med det som kalles boraminosyrer. Dette er aminosyrer som har fått koblet på seg en borsyre. De ble laget av Donald S. Matteson ved Washington State University der Lejon jobbet tidligere.

Ingen har imidlertid undersøkt om boraminosyrer har noen effekt på bakterier eller andre celler.

Overraskende funn

Svendsen forteller at de ut fra erfaringene med hvordan vanlige mikropeptider oppfører seg, forventet at de nye borpeptidene ville ta knekken på vanlige bakterier som tarmbakterien E. coli og gule stafylokokker.

De laget en rekke ulike borpeptider som de prøvde ut på disse bakteriene. Det viste seg imidlertid at de ikke virket.

– Vi var først i villrede. Men takket være en av våre russiske studenter som kunne sette oss i kontakt med tuberkuloseforskere i St. Petersburg, bestemte vi oss for å teste stoffene våre på mykobakterier, forteller Svendsen.

– Overraskende nok virket det. Vanligvis er det nemlig slik at det som virker på mykobakterier virker på andre, mer vanlige bakterier, men ikke vice versa.

Det meste overraskende og beste av alt: Stoffene virket også på antibiotikaresistente mykobakterier.

Unike egenskaper

– Når vi fester boraminosyrer på mikropeptidene gir det dem helt nye egenskaper. De gjør at mikropeptidene ikke lenger virker mot vanlige bakterier, men isteden virker mot mykobakterier, forklarer Svendsen.

Karolinska Institutet i Sverige har bistått med å undersøke effekten av borpeptidene på flere stammer av mykobakterier. De hjelper også med å finne ut hvilke av de borpeptidene de har laget i Tromsø, som dreper bakteriene mest effektivt.

Ifølge Svendsen viser toksikologistudier på celler som dyrkes i laboratorieskåler, at borpeptidene er harmløse mot våre celler.

Hvordan virker det?

Tromsø-forskerne har nå også funnet ut hvorfor noen av de vanlige mikropeptidene de har laget tidligere, dreper bakterier effektivt, mens andre ikke gjør det. Denne kunnskapen kan brukes til å designe ny og bedre antibiotika.

– Ut fra strukturen på mikropeptidene visste vi hvilke som virket og ikke, men vi forstod ikke hvorfor det var slik, forteller Svendsen.

– Mange har vist at mikropeptidene virker på overflaten av bakteriecellene og løser opp cellemembranen som omgir cellene, men det er ikke vist hva som skjer i detalj.

Svendsen og kollegene har derfor gått grundig til verks. De har utført bestemte endringer på stereokjemien, det vil si den romlige plasseringen, til atomene i mikropeptidene for å finne ut hva som skiller dem som dreper bakterier, fra de andre.

De har studert samspillet mellom de ulike mikropeptidene og membraner i prøverør og brukt datasimuleringer for å vise hvordan ulike mikropeptider kryper ned i cellemembranene. 

Slik har de funnet ut at det er viktig med en romlig plassering av atomene i mikropeptidene som gjør at de binder seg til membranene som de er.

Mikropeptidene som må bruke mye energi på å endre form for å kunne binde seg, får ikke like sterk binding til cellemembranen og klarer derfor ikke å drepe bakteriene.