Genteknologi tukter sinte bakterier

Av Christina B. Claussen

Resistensproblemet, dvs. at bakterier utvikler motstand mot medisiner, vokser på verdensbasis, i enkelte land sliter legene med resistens i halvparten av alle angrep av gule stafylokokker. Også andre infeksjoner er blitt vanskelige å knekke, blant annet tuberkulose. Bakteriestammer som produserer helt nye typer antibiotika, er derfor en sjelden og ettertraktet vare.

Den vanligste metoden for å finne alternative former for antibiotika, er å søke i naturen. Denne letingen er både kostbar og svært tidkrevende. Nå angriper forskerne ved Institutt for bioteknologi, NTNU problemet med et helt annet og mer effektivt virkemiddel: Genmodifisering eller såkalt rekombinant DNA-teknologi.

– Utgangspunktet er det naturlige antibiotikumet nystatin som produseres av bakterien Streptomyces. Nystatin benyttes i dag mot soppangrep, forteller professor i molekylær genetikk ved NTNU, Svein Valla. I fem år har han og hans forskerteam jobbet med den nye teknikken som kan få stor betydning for både pasienter og farmasøytisk industri.

Bakterien Streptomyces inneholder ca. 8000 gener. 1-2 prosent av disse genene styrer dannelsen av antibiotika, bakteriens eget forsvar mot andre mikroorganismer. Ved å isolere de ettertraktede nystatin-genene, endre de og deretter sette de tilbake i utgangscellen, lages nye former for nystatin. Disse finnes det ennå ikke resistens mot. Metoden er nylig patentert og iakttas med stor interesse i de faglige miljøene.

Problemet
Antibiotika er naturens eget forsvarssystem mot infeksjoner og mikroorganismer. Stoffene produseres naturlig i en rekke bakterier og sopparter. «Produsentene» er selv resistente mot dette forsvarssystemet. I dag finnes det et hundretalls typer antibiotika som benyttes terapeutisk. Utviklingen av nye antibiotikasorter er allikevel et kappløp med tiden, fordi bakterienes tilpasningsevne er svært god.

Den viktigste grunnen til at mikroorganismer blir resistente mot antibiotika, er unødvendig bruk av antibiotiske preparater både til dyr og mennesker. Om pasienten slutter med medisinene når symptomene forsvinner, eller om kuren som foreskrives er for svak, kan også resistens oppstå. Det som da kan skje, er at mutanter av bakterien utvikler økt motstand (resistens) mot preparatet, og overlever angrepet. Resistens kan smitte mellom bakterier, fordi mikrober kan adoptere egenskaper av hverandre ved at de utveksler gener. Antibiotikaresistens har alltid eksistert, nettopp fordi de antibiotikaproduserende mikrobene er resistente mot sitt eget forsvarssystem.

Dette er metoden:

Først isoleres genene som koder for antibiotikadannelsen. Dette gjøres ved at genene settes inn i såkalte -plasmider (små bakteriekromosomer) i en «hjelpebakterie» E. coli.

Deretter tas DNA'et ut av E. coli-bakterien for en sekvens-analyse. Et dataprogram leser rekkefølgen på DNA'ets byggesteiner, som er kodet som bokstavene A,G, C, T i et utall varianter. Denne dekodingen gjør det mulig for forskerne å lese genenes egenskaper. Ved hjelp av rekombinant DNA-teknologi endres de aktuelle genene til de har de egenskapene forskerne ønsker, i dette tilfellet evne til å produsere et nytt antibiotikum. Til slutt settes de ombygde genene tilbake til den opprinnelige celletypen. Prosessen gjøres flere ganger og med ulike genkombinasjoner. Resultatet blir en rekke kunstige mutanter, bakterier som inneholder et av de mange modifiserte DNA-molekylene.

Nå er det klart for testing av de ulike cellevariantene. Testingen utføres av SINTEF Kjemi i Trondheim som har Norges eneste laboratorium for denne typen testing. Det er i denne fasen resultatene viser seg: Her får forskerne svaret på om teori og praksis stemmer overens. For på naturens lunefulle vis reagerer ikke bakterier alltid som forventet. Men så langt har metoden gitt lovende resultater.

*Kontakt ved NTNU: Arne Strøm
Tlf.: 73 59 86 98
E-post: Arne.Strom@chembio.ntnu.no