Bakterier som lever på insekter, kan gi nye antibiotika
Mange antibiotika som brukes i dag, kom fra bakterier som lever i jord. Nå avslører nylig forskning at bakterier som lever av insekter, kan være mer effektive for å bekjempe vanlige medikamentresistente superbugs enn bakterier fra jord.
Forskere ved University of Wisconsin-Madison har utført den største og grundigste undersøkelsen noensinne om antibiotikumaktiviteten til mikrober som lever av insekter.
Et høydepunkt i den nye studien er oppdagelsen av et nytt antibiotikum i Cyphomyrmex maur, som er en brasiliansk art som dyrker sopp. Forskerne kalte forbindelsen cyphomycin.
Laboratorietester viste at cyphomycin kunne bekjempe sopp som har beseiret de fleste andre antibiotika. Forbindelsen behandlet også en soppinfeksjon hos mus uten å forårsake toksiske bivirkninger.
I en nylig Naturkommunikasjon papir om disse funnene, forklarer teamet at mangel på nye antibiotika bidrar til den økende globale trusselen om antibiotikaresistente infeksjoner.
"Gjennom vår systematiske vurdering," bemerker forfatterne, "viser vi at insektmikrobiomer er en lovende kilde til nye naturlige produkter."
Den økende trusselen om antibiotikaresistens
Antibiotikaresistens oppstår når smittsomme bakterier, sopp og andre patogener ikke lenger bukker under for medisiner som pleide å drepe dem. I stedet fortsetter de å vokse.
Infeksjoner på grunn av antibiotikaresistente patogener krever vanligvis lengre sykehusopphold og et større antall oppfølgingsbesøk fra leger. I tillegg har behandlinger en tendens til å ha høyere kostnader og mer giftige bivirkninger.
I 2018 lanserte Verdens helseorganisasjon (WHO) overvåkingsdata som bekreftet alvoret av den globale trusselen som antibiotikaresistens utgjør.
Dataene viser at noen av de vanligste infeksjonene over hele verden blir resistente mot legemidler.
I USA anslår Centers for Disease Control and Prevention (CDC) at antibiotikaresistente bakterier infiserer minst 2 millioner mennesker og forårsaker 23 000 dødsfall hvert år.
En sentral bekymring for den globale antibiotikaresistenskrisen er at typer og antall nye medisiner i rørledningen ikke vil være tilstrekkelig til å overvinne trusselen.
WHO gjentok sin advarsel om dette i en rapport fra 2017. Det globale byrået uttalte at de fleste av de 51 antibiotikaene i klinisk utvikling var “modifikasjoner av eksisterende klasser av antibiotika” og kun ville tilby kortsiktige løsninger.
Like mange bakterier i insekter som i jord
De fleste typer antibiotika som brukes i dag kommer fra Streptomyces bakterier, en stor slekt som begynte å utvikle seg for rundt 400 millioner år siden.
I løpet av den perioden, Streptomyces arter har utviklet seg og tilpasset seg forskjellige habitater, som jord og insekter. Kjemien i forbindelsene som bakteriene produserer gjenspeiler deres avvikende slekter.
Genetiske studier har vist at bare en stamme av Streptomyces potensielt kunne produsere titalls forbindelser som ligner på de som allerede er i bruk som antibiotika. I tillegg inneholder bakteriene et stort antall "relevante biosyntetiske gensett."
Av disse grunner studerer forskere intensivt Streptomyces bakterier med forventning om at de vil oppdage nye medisiner for å bekjempe antibiotikaresistens.
Forfatterne av den nye studien påpeker imidlertid at de søker etter nye antibiotika i jordbaserte Streptomyces "I stor grad gjenoppdage kjente forbindelser." De bemerker også at ingen studier systematisk har søkt etter mikrobiomer. Så de valgte å fokusere på Streptomyces hos insekter.
De samlet mer enn 2500 arter av insekter, alt fra maur, bier og fluer til biller, møll, sommerfugler og mer. Rundt en tredjedel kom fra regioner med temperert klima, en annen tredjedel kom fra tropene, og resten kom fra kaldere områder, som Arktis.
Forskerne bemerker at, i motsetning til den "rådende antagelsen" at Streptomyces arter er mest rikelig i jord, deres funn antyder at bakteriene er like rikelig med insekter.
Bakterier fra insekter er kraftigere
Insektene ga mer enn 10.000 bakteriestammer å teste. Forskerne undersøkte også 7000 stammer som kom fra jord og planter.
Et veldig kraftig, intensivt batteri med tester fulgte, og involverte mer enn 50.000 forsøk totalt.
Teamet testet hvor godt hver stamme av Streptomyces var i stand til å stoppe veksten av 24 forskjellige typer bakterier, inkludert noen som kan forårsake alvorlig skade, for eksempel den meticillinresistente superbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Resultatene viste det Streptomyces stammer som kom fra insekter, var i stand til å bekjempe smittsomme bakterier og sopp kraftigere enn stammer som kom fra jord eller planter.
Teamet testet også noen av de mer lovende stammene hos mus. Disse stammene var svært effektive for å drepe bakterie- og soppinfeksjoner, og bare noen få hadde toksiske bivirkninger.
I en annen del av studien fokuserte forskerne på cyphomycin, en soppdrepende forbindelse som de hadde funnet i Streptomyces bakterier på brasilianeren Cyphomyrmex soppdyrende maur.
Etter å ha analysert den kjemiske strukturen til cyphomycin, renset de den og viste at den kunne behandles Candida albicans hos mus. C. albicans er en sopp som ofte smitter mennesker med svekket immunforsvar. Forbindelsen så ut til å ha få giftige bivirkninger hos musene.
La insekter 'gjøre prospektering'
Teamet var ikke overrasket over å finne at insekter kunne være en rik kilde til nye antibiotika. Insektoverlevelse er avhengig av å utvikle seg med mikrober som hjelper til med å bekjempe patogener som også utvikler seg.
Forskerne påpeker også at fordi bakteriene har vokst sammen med insekter, kan de tilby to fordeler. For det første er det mindre sannsynlig at de er giftige, og for det andre kan de være effektive mot medikamentresistente patogener.
"Insektene leter etter oss," sier Cameron R. Currie, professor i bakteriologi og seniorforfatter av studien.
Han og kollegene hans konkluderer:
“Løftet om insektassosiert Streptomyces som en ny kilde til antimikrobielle stoffer har potensialet til å forsterke de stagnerte antibakterielle og antifungale oppdagelsesrørene. ”
