Forskere forplumrer resistent bakteries strategi

Antibiotikaresistente bakterier er eksperter i at udvikle nye strategier for at undgå at blive dræbt af antibiotika. En sådan bakterie er Pseudomonas aeruginosa, som naturligt findes i jord og vand, men også på hospitaler, plejehjem og lignende institutioner for personer med svækket immunsystem. Mange af de P. Aeruginosa-stammer, der findes på hospitaler, er resistente over for de fleste anvendte antibiotika, og derfor er videnskaben tvunget til konstant at søge efter nye måder at dræbe dem på.

Nu har et hold forskere fra Institut for Biokemi og Molekylær Biologi og Institut for Klinisk Mikrobiologi opdaget en svaghed i P. Aeruginosa – og dermed en potentiel ny måde at angribe den på.

Holdet har offentliggjort deres fund i tidsskriftet Microbiology Spectrum. Forfatterne er Clare Kirkpatrick, Magnus Z. Østergaard, Flemming D. Nielsen og Mette H. Meinfeldt.

Tyk og slimet biofilm

Forskerne har opdaget en mekanisme, der reducerer dannelsen af biofilm på overfladen af P. Aeruginosa. Dannelsen af klæbrig og slimet biofilm er en af de strategier, som bakterier bruger til at beskytte sig mod antibiotika – et trick, der også bruges af P. Aeruginosa.

- Biofilmen kan være så tyk og sej, at antibiotika ikke kan trænge igennem celleoverfladen og nå sit mål inde i cellen, siger Clare Kirkpatrick, forskningsleder på Institut for Biokemi og Molekylær Biologi og tilføjer:

- Måske kan vi en dag blive i stand til farmakologisk at stimulere denne mekanisme og dermed reducere biofilmdannelsen på overfladen af P. Aeruginosa.

Tre nyopdagede gener

Specifikt har forskerne arbejdet med tre nyopdagede gener i en laboratoriedyrket stamme af P. Aeruginosa. Da de overudtrykte generne, så de en stærk reduktion af biofilm-dannelse. Særligt interessant er, at det system, der påvirkes af generne, er en del af P. Aeruginosa's kernegenom; det betyder, at systemet er universelt og findes i alle de P. Aeruginosa-stammer, der hidtil er sekventeret.

- Som en del af kernegenomet findes dette system altså i alle undersøgte stammer af P. Aeruginosa, inklusive mange forskellige stammer, som er fundet i patienter. Så der er grund til at tro, at man kan reducere biofilm via dette system i alle kendte stammer af P. Aeruginosa, siger Clare Kirkpatrick.

Bakteriestammer kan mutere hurtigt og individuelt, når de er under pres. Det er ikke ualmindeligt, at patienter på et sygehus er inficeret med forskellige stammer, der reager forskelligt på antibiotika. En patient, der er inficeret med en P. Aeruginosa-stamme kan også i første omgang reagere godt på antibiotikabehandling, men så blive resistent, efterhånden som stammen udvikler resistens under behandlingen. Stammer kan mutere, men deres fælles kernegenom ændrer sig ikke.

Stressede cellevægge

I deres eksperiment aktiverede forskerne systemet til reduktion af biofilm ved at overudtrykke gener. Men de opdagede også, at systemet naturligt kan blive stimuleret, hvis cellevæggen stresses.

- Så hvis vi stresser cellevæggen, kan der opstå en naturlig reduktion af biofilm, hvilket gør det lettere for antibiotika at trænge igennem cellevæggen, sigerClare Kirkpatrick og tilføjer:

- I øjeblikket er det ikke så almindeligt at bruge lægemidler, der har P. Aeruginosa’s cellevæg som mål, men måske skulle man begynde at bruge sådanne lægemidler som supplement for at hæmme produktionen af biofilm og dermed forbedre antibiotikas mulighed for at trænge gennem cellevæggen.

 Når man skal bekæmpe skadelige bakterier, gælder det om at finde et sted – et såkaldt target – som man kan ramme effektivt. Der er ikke frit slag; faktisk er der kun et begrænset antal targets i bakteriecellen, man kan angribe. Det skyldes, at man skal gå efter de targets, som bakterie- og menneskeceller ikke har til fælles. Hvis man rammet et target, som bakterie- og menneskeceller har til fælles, vil man skade både bakterie- og menneskeceller.

Targets, som bakterie- og menneskeceller har til fælles, er bl.a. den proces, der sørger for at kopiere DNA og processer, der kontrollerer basal glukose-metabolisme eller cellens respiration.

Blandt de targets, der er unikke for bakterier og dermed kandidater for lægemidler, er forskellige proteinfunktioner – og så er deres cellevæg så forskellig fra menneskecellers cellevæg, at den også ofte er tager for lægemidler.