Bioteknologi På fisketur efter nye bioaktive og bakteriehæmmende stoffer – en rapport fra verdenshavene Havmiljøet udgør over 70% af jordens samlede overflade og rummer store ressourcer af uudforskede mikroorganismer. Vi beskriver her starten på jagten efter nye biologisk aktive stoffer fra marine bakterier indsamlet under Galathea 3-ekspeditionen Af Maria Johansen1, nikolaj Vynne2, kristian F. nielsen1, thomas o. larsen1 og lone gram2 1 Center for Mikrobiel Bioteknologi, Institut for Systembiologi, DTU, 2 Institut for Akvatiske Ressourcer, DTU Verdenshavene er fyldt med mikroorganismer. I gennemsnit indeholder en milliliter overfladevand 107 vira, 106 bakterier, 103 svampesporer og 103 mikroalger. Kamp om plads og føde kræver derfor et veludbygget forsvars- og konkurrencesystem, der hos mange organismer består af forskellige kemiske stoffer, som kan hæmme andre organismer [1]. Det forventes derfor, at stoffer fra det marine miljø har både terapeutiske og teknologiske anvendelsespotentialer, f.eks. til bekæmpelse af bakterier, der kan inficere mennesker eller dyr. Det kan være stoffer, der er direkte væksthæmmende eller dræbende (antibiotika) eller stoffer, der påvirker bakteriens evne til at fremkalde sygdom. Eller det kan være stoffer, der kan styrke immunforsvaret. Institut for Akavatiske Ressourcer (DTU Aqua) og Center for Mikrobiel Bioteknologi (CMB) på Institut for Systembiologi (DTU Systems Biology) deltog på hele Galathea 3-ekspeditionen under ”Roseobacter-bakterien, havets stjerner”-projektet, hvor der blev isoleret over 900 marine bakteriestammer, der var i stand til at hæmme andre bakterier. I praksis blev de indledende forsøg udført mod Vibrio anguillarum, da denne fiskepatogene bakterie er meget følsom over for andre bakteriers hæmmende stoffer uden at udgøre en sundhedsmæssig risiko for mennesker, hvilket var af yderste vigtighed for sikkerheden ombord på ekspeditionsskibet Vædderen. Bakterier blev indsamlet både fra vandsøjlen samt skrab fra overflader af fisk og andre marine organismer samt døde ting som sten, plast og andre emner i havoverfladen. Ligeledes blev der taget prøver, både fra kolde og varme, næringsrige og -fattige områder. De indsamlede bakteriestammer rummer en unik biologisk mangfoldighed med mulighed for at undersøge et kontinuert spektrum af bakterier, der producerer biologisk aktive stoffer. Alle bakterier er blevet rendyrket og gentestet under laboratoriebetingelser, og af de oprindelige 900 stammer havde 700 bevaret deres aktivitet. Omkring 500 repræsentative stammer er blevet grupperet ved brug af 16S-rDNA gensekvensanalyse, og langt de fleste tilhører én af tre store grupper af marine bakterier: Roseobacter, Vibrio og Pseudoalteromonas. Mange af bakterierne har vist sig ikke blot at hæmme væksten af Vibrio anguillarum, men også at være virksomme over for Staphylococcus aureus, der er årsag til mange hospitalsinfektioner. Programkomiteen for Fødevarer og Sundhed (FøSu) under det Strategiske Forskningsråd har for nylig tildelt projektet, under ledelse af professor Lone Gram (DTU Aqua), en bevilling på næsten 14 mio. kr. til at forske i de indsamlede bakterier og deres teknologiske udnyttelse inden for flere områder, specielt mhp. bakteriebekæmpelse. Desuden har Lundbeckfonden bevilliget 1½ mio. kr. specielt til den del af forskningen, der vedrører undersøgelse af stoffer, der begrænser dansk kemi, 89, nr. 11, 008 Figur 1. Prøvetagning og biologisk screening ombord på Vædderen (billeder taget af deltagere ombord på Vædderen). Forskellige kilder til bakterieprøver, fisk, havvand fra forskellige dybder, vandlopper, dyr, tang. Test af rene bakteriekulturer mod V. anguillarum på havvandsagar (foto: Nikolaj Vynne, DTU Aqua), klare zoner omkring kolonier markerer hæmning af Vibrio. bakteriers sygdomsfremkaldende evne (såkaldte antipatogene effekter). Pseudoalteromonas – en gruppe af farvestrålende havbakterier Ud over indsamlingen af mange bakterier, der tilhører Roseobacter-gruppen, har projektet hjembragt flere andre dyrkbare havbakterier, der kan hæmme andre bakterier. Én af de mest fascinerende er slægten Pseudoalteromonas, der til dato omfatter 33 arter, som i rigt omfang producerer interessante forbindelser, f.eks. farvestrålende pigmenter og antibakterielle forbindelser. I vores undersøgelse af Pseudoalteromonas bakterier fra Galathea 3 er der blevet indsamlet to grupper af Pseudoalteromonas bakterier: De pigmenterede, som også producerede stoffer, der hæmmede andre bakterier, og de upigmenterede, som tilsyneladende ikke hæmmer andre bakterier. Denne manglende bakteriehæmning kan skyldes, at vi enten i den oprindelige isolering ramte den forkerte koloni, eller at bakterierne efter 1 t
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her