n BIOTEKNOLOGI Bakterier deler gener i kampen mod antibiotika Evolutionen har udrustet bakterierne med et bredt arsenal af mobile resistensgener. Ny forskning tyder dog på, at der er grænser for spredningen af resistens. Af Andreas Porse og Morten O.A. Sommer, DTU, The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability Antibiotikaresistens er et stigende problem i behandlingen af infektionssygdomme. Imens vi desperat leder efter nye antibiotika, opruster bakterierne. Selvom bakterierne er hurtige til at udvikle og dele deres resistensgrænser, er der heldigvis genetiske barrierer for, hvor meget generne kan sprede sig. En bedre forståelse af disse barrierer kan benyttes til vores fordel. Antibiotika er uden tvivl et af medicinalindustriens største bedrifter. Banale infektioner, som før var fatale, kan nu behandles nemt og billigt uden de store bivirkninger. Siden Alexander Flemmings opdagelse af penicillin i 1929, er mere end 150 forskellige antibiotika blevet introduceret, og forbruget af antibiotika er fortsat stigende [1]. Størstedelen af de antibiotika vi bruger i dag, blev udviklet i de første årtier efter Alexander Flemmings opdagelse, men introduktionen af nye antibiotika er faldet drastisk siden. Denne stilstand i opdagelsen af nye antibiotika begyndte omkring 1970, hvor mange var overbeviste om, at vi havde vundet kampen imod bakterierne. Man brugte antibiotika rundhåndet til både mennesker og dyr, fordi man på daværende tidspunkt ikke kunne forestille sig, at resistensevolution hastigt ville gøre disse stoffer virkningsløse [2]. I dag ved vi, at vores forbrug af antibiotika har bevirket en hastig berigelse af antibiotikaresistente bakterier, som truer med at bringe vores sundhedssystem tilbage til før Alexan- der Flemmings tid. Vi oplever et stigende antal tilfælde af infektione r forårsaget af multiresistente bakterier, hvor mulighederne for effektiv behandling er stærkt begrænsede. I en nylig rapport fra den britiske regering vurderes det, at antibiotikaresistens vil koste 10 millioner menneskeliv årligt i 2050, hvis ikke vi gør noget ved problemet. Dette er flere dødsfald end kræft og diabetes forårsager tilsammen i dag [3]. Antibiotikaresistens er oldgammelt og findes overalt Langt de fleste antibiotika oprinder fra naturprodukter, som produceres af bakterier eller skimmelsvampe. Derfor har bakterier sandsynligvis været eksponeret til antibiotika i naturen, længe før mennesket tog det i brug til behandling af sygdomme [4]. I den tid har bakterierne opbygget et bredt arsenal af forsvarsmekanismer. Man har f.eks. fundet gener, som koder for antibiotikaresistens i 30.000 år gammel permafrost og i klippehuler, som aldrig før har været i kontakt med mennesker [4,5]. Vi og andre forskningsgrupper har ved hjælp af moderne DNAsekventeringsteknikker, dokumenteret den rige udbredelse af resistensgener i jord, spildevand og vores egen tarmflora [6-8]. Dette sætter os i stand til at identificere resistensgener uden nødvendigvis at dyrke bakterierne i laboratoriet først. Tilmed er DNA-sekventering ved at blive så billig og lettilgængelig, at det snart vil kunne anvendes direkte af læger til at opnå hurtig viden om hyppigheden af resistensgener i for eksempel tarmflo- Prøve fra miljøet Alt DNA extraheres og fragmenteres DNA’et indsættes i en kloningsvektor og overføres til bakterier i laboratoriet ATGGCTATGCTGTCTGATGT. ATGCATGTCATGGTCATGAA. ATGTTGTCCATGTCATCAGC. Bakterierne udfordres med antibiotika DNA’et oprenses fra bakterierne og sekventeres for at identificere resistensgener Figur 1. Funktionel selektion og sekventering af antibiotikaresistensgener fra miljøet. Først ekstraheres DNA fra det miljø, som ønskes undersøgt. Herefter fragmenteres DNA’et til mindre stykker, som indsættes i en kloningsvektor og overføres til bakterier i laboratoriet. Disse bakterier kan nu udfordres med forskellige antibiotika og kun dem som tilfældigvis har modtaget et resistensgen, vil overleve. På den måde kan man selektere og efterfølgende sekventere den fraktion af den samlede mængde DNA fra et givent miljø, som potentielt kan give antibiotikaresistens i sygdomsfremkaldende bakterier. 16 dansk kemi, 98, nr. 6/7, 2017
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her