Nytt antibiotika funnet i vanlig ugress
Villplanter kan være en skattekiste av nye antibiotika for å takle det verdensomspennende problemet med antimikrobiell resistens.
Forskere i Sveits kom med dette forslaget etter å ha oppdaget en forbindelse med en ny type antibiotisk aktivitet på bladet av thale cress, en vanlig ugress.
Mange av dagens antibiotika stammer fra naturlige forbindelser laget av bakterier som lever i jord. Bakteriene produserer dem for å forsvare seg mot andre mikroorganismer.
Men den nye studien - nå publisert i tidsskriftet Naturmikrobiologi - antyder at ville planter også kan være en rik kilde til antibiotika.
Delene av planter som lever over bakken er samlet kjent som fylosfæren. Studien fokuserer på et bestemt “økosystem” i fylosfæren - nemlig bladoverflaten til en vanlig ugress.
Fordi dette økosystemet mangler næringsstoffer, er det "intenst konkurransepresse" blant de mange mikroorganismer som bor i det, sier medforfatterstudieforfatter Julia Vorholt, professor ved Institutt for mikrobiologi ved ETH Zürich i Sveits.
"Som et resultat," forklarer hun, "produserer bakterier et mangfold av stoffer som lar dem forsvare deres habitat."
Antimikrobiell motstand: En global trussel
Antimikrobielle stoffer er medisiner som er designet for å drepe eller stoppe veksten av mikroorganismer som virus, sopp, bakterier, gjær og parasittorm. Antibiotika er antimikrobielle stoffer som retter seg mot bakterier, men begrepet brukes ofte om hverandre med antimikrobielle stoffer.
Antimikrobiell resistens utvikler seg når mikroorganismer endrer seg som respons på antimikrobielle stoffer og til slutt slutter å bukke under for dem. Dette gjør det vanskeligere å behandle infeksjonene de forårsaker.
Vår evne til å kurere selv vanlige infeksjoner undergraves i økende grad av den økende spredningen av nye mekanismer for antimikrobiell resistens. Dette fører til lengre bedring fra sykdom, økt funksjonshemming og død.
Et spesielt bekymringsområde er for eksempel behandling av tuberkulose (TB). Den omfattende medisinresistente formen for den smittsomme sykdommen har nå blitt funnet i 105 land og er motstandsdyktig mot "minst" fire viktigste anti-TB-medisiner.
Liten plante med stort potensiale
Prof. Vorholt og hennes kolleger undersøkte mer enn 200 arter av bakterier som lever på bladene av Arabidopsis thaliana, en liten vill plante med de vanlige navnene thale cress og mouse-ear cress.
Arabidopsis brukes mye som en modellorganisme av forskere som er interessert i biologi og genetikk til blomstrende planter. Dette har ført til et stort bibliotek med genetisk informasjon som inkluderer dekodede genomer av bakteriene som koloniserer plantens bladflater.
Fram til nå hadde ingen analysert disse dataene med sikte på å oppdage "ikke-karakteriserte naturlige produkter" i plantens phyllosphere.
"Vi anvendte bioinformatikkteknikker," sier prof. Vorholt, "for å undersøke genklynger som er i stand til å kontrollere produksjonen av stoffer og som dermed kan ha en effekt på andre bakterier."
Etter å ha kjørt flere tester, fant teamet 725 molekylære interaksjoner mellom forskjellige bakteriestammer. Interaksjonene var av bakterier rettet mot hverandre, og i noen tilfeller resulterte de i å forhindre vekst.
På dette stadiet var det imidlertid ikke klart om forbindelsene involvert i interaksjonene var unike for dette habitatet eller ikke. Har de også helt nye antibiotiske egenskaper?
Å finne stoffer med tidligere ukjente antimikrobielle mekanismer er et hovedmål i kampen mot antimikrobiell resistens.
Antibiotika med ‘enestående struktur’
Så i neste fase av studien undersøkte forskerne den kjemiske sammensetningen av stoffene de fant. De fokuserte på en "spesielt produktiv" bakteriestamme Brevibacillus sp. Blad182.
En analyse av forbindelsene og "genklynger" av stammen avdekket en rekke forbindelser med antibiotikakrefter. En spesielt, som de kalte macrobrevin, hadde "en enestående naturlig produktstruktur."
"Nå må vi avklare om makrobrevin og andre nylig oppdagede stoffer også er effektive mot bakterier som forårsaker sykdom hos mennesker," sier medforfatter av studien Jörn Piel, som også er professor ved Institutt for mikrobiologi ved ETH Zürich.
Han legger til at han og resten av teamet er begeistret over det faktum at det kan være mange flere naturlig forekommende antibiotika som venter på å bli funnet i den "relativt uutforskede phyllosfæren."
"Våre funn bekrefter at det er verdt å utvide søket etter antibiotika i naturen."
Prof. Jörn Piel
