Bakterier som utvecklar resistens är ett av vår tids stora hälsoproblem. Det krävs nya antibiotika som kan stoppa deras sjukdomsframkallande förmåga. Forskare i Umeå och Tromsö tror att lösningen kan finnas djupt nere i Norska ishavet.
Projektanslag 2008
Molecules for the future: Understanding and preventing microbial infections with marine natural products
Lärosäte:
Umeå universitet
Beviljat anslag:
38 miljoner kronor
Haven på norra halvklotet präglas av extrema förhållanden. Under vintermånaderna härskar kolmörker medan det under sommaren är ljust dygnet runt, och vattentemperaturerna svänger kraftigt då den varma Golfströmmen möter kylan från norr. Dessutom är saltförhållandena ovanliga. De bakterier, svampar och alger som lever i denna miljö är mästerliga på att anpassa sig och överleva. Nu hoppas forskarna att de exceptionella egenskaper som mikroorganismerna skaffar sig kan bli värdefulla i jakten på att hitta botemedel mot infektionssjukdomar.
- Normalt hittar man liknande bakterier överallt i naturen, i skogen och haven. Men chansen att finna unika bakterietyper ökar i den här speciella miljön. Det är en outnyttjad resurs som vi nu har fått en fantastisk möjlighet att undersöka.
Levande organismer producerar ämnen som kan fungera som antibiotika genom att skada eller ta död på bakterieceller. Målet är att hitta dessa små molekyler.
Det nya forskningsprojektet föddes på forskarnivå och har kunnat förverkligas tack vare en omfattande donation på 38 miljoner kronor från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och motsvarande summa från norska staten. Stödet möjliggör ett nära samarbete mellan forskare vid Umeå universitet och Tromsö universitet.
De norska forskarna håvar in det biologiska materialet från fartyg ute till havs. En milliliter vatten kan innehålla så mycket som 2000 unika mikroorganismer. Nästa steg innebär att organismerna skickas till Umeå för vidare bearbetning.
- Till en början fokuserar vi på odlingsbara organismer, som till exempel bakterier och svampar, säger Fredrik Almqvist. Men i princip är alla organismer intressanta.
När det biologiska materialet fiskas upp innehåller det mycket små mängder av de mest intressanta molekylerna. Därför måste forskarna hjälpa syntesmaskineriet på traven genom att påverka bakterierna i laboratoriet. Detta sker genom att variera odlingsbetingelserna och därmed få mikroorganismerna att producera intressanta molekyler.
Inspiration kommer bland annat från Griffith University i Australien där forskare under lång tid har samlat in växter och marina organismer från olika tropiska områden till en omfattande biobank.
Mikael Elofsson är professor i organisk kemi vid Umeå universitet och leder screening-enheten inom Laboratories for Chemical Biology Umeå.
- Tidigare har vi arbetat med syntetiska molekyler och nu är det spännande att vi kan utöka forskningen till att omfatta även naturprodukter. Vi har även inlett ett samarbete med Griffith University och därigenom får vi värdefulla erfarenheter och tips om upprening av substanser och hur man kan utvinna intressanta extrakt.
Tekniken för att rena och isolera enskilda komponenter går hela tiden snabbt framåt och det gäller även metoderna för att karakterisera och analysera ämnenas struktur.
- Nu finns sofistikerade biologiska testsystem som gör att vi lättare kan hitta och identifiera olika substanser, säger Mikael Elofsson.
En del av anslaget från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse används för att köpa in avancerad mikroskoperingsteknik som kallas high-content screening. Det innebär att man kan se i cellulära system vad som händer när en bakterie eller ett virus infekterar en cell.
- Tidigare har det funnits kritik mot screening eftersom det använts så länge inom läkemedelsindustrin utan att man funnit nya läkemedel, säger Fredrik Almqvist. Men en av orsakerna är att man i många fall har använt alldeles för enkla och grova testsystem. High-content screening är väldigt spännande och användbart för oss.
Infektionsforskningen i Umeå är en miljö av internationell klass och har redan resulterat i ny kunskap om flera vanliga hälsoproblem. Ett exempel är urinvägsinfektion där forskarna upptäckt att bakterien E. coli arbetar med olika sorters fibrer för att häfta fast i urinvägarna. Små specialdesignade molekyler kan slå ut bakteriens möjlighet att haka fast och samspela med kroppens celler. Med traditionella antibiotika dödas bakterierna – här blir de i stället avväpnade.
- Det finns så många bakterieproblem i samhället. Det handlar inte bara om multiresistenta bakterier som vi ofta läser om i tidningarna, utan också om andra sjukdomar som inte är så mediala men som är samhällsekonomiskt kostsamma. Vi är ödmjuka, men drömmen är förstås att avväpning på det här sättet har framtiden för sig, säger Fredrik Almqvist.
- Nu hoppas forskarna att de exceptionella egenskaper som mikroorganismerna skaffar sig kan bli värdefulla i jakten på att hitta botemedel mot infektionssjukdomar...
Fredrik Almqvist, professor i organisk kemi vid Umeå universitet
Text Nils Johan Tjärnberg
Bild Magnus Bergström
