Hvis man spiser fødevarer med bakterier, der bærer resistensgener, kan disse egenskaber under særlige omstændigheder blive overført til andre bakterier i mave-tarm kanalen. Kilde: Fødevarestyrelsen
I stedet for at isolere antibiotikaproducerende bakterier i laboratorierne satser forskerne nu på, at bakterierne skal leve sammen, ligesom de gør i naturen. På den måde kan vi få dem til at fremstille ny antibiotika.
De findes derude – mellem græs og under fyrretræer, i havvand og nede i havbundens sedimenter: bakterierne, som kan producere antibiotika. Det ved vi, fordi deres gener har sladret om det gennem mere end ti års gensekventeringer. Men én ting er bakterier, der har potentialet. En anden er at få udvalgt de mest egnede og få aktiveret deres gener, så de rent faktisk producerer stofferne. De fleste bakterier – faktisk hele 99 procent af dem – er nemlig ret modvillige i laboratorierne. Det er dem, som er i centrum i lektor Mikkel Bentzon-Tilias forskningsprojekt.
”Når det kun er ca. en procent af bakterierne, som umiddelbart er dyrkbare i laboratoriet, så ligger der et enormt potentiale i at studere, hvad der skal til for at få de øvrige bakterier til at trives. I mit projekt skal jeg indkredse det potentiale. I årtier har vi udnyttet jordbakterierne til at producere antibiotika, men hvis vi løfter blikket og kigger på hele mikrobiologien, hvor er det så bedst at lede efter nye organismer, som kan sikre os ny antibiotika? Det skal mit projekt også hjælpe med at finde ud af,” siger han.
Lektoren har sin daglige gang på DTU Bioengineering, hvor hans arbejde indgår i den øvrige udforskning og forståelse af bakterier, som finder sted i grundforskningscenteret Center for Microbial Secondary Metabolites (CeMiSt). Mikkel Bentzon-Tilia modtog i 2019 5,9 mio. kr. fra Danmarks Frie Forskningsfonds Sapere Aude-program til at lede efter de lovende bakterier.
Bakterier lever sammen
Mikkel Bentzon-Tilias tilgang til forskningen er i tråd med en ny måde at håndtere bakterierne på, som er på vej frem verden over: co-kultivering. Det er, når man dyrker bakterierne sammen i stedet for isoleret i hver sin petriskål, for bakterierne lever sammen på tværs af arter i store samfund i naturen.
”Tanken bag denne nye praksis er, at de antibiotikaproducerende bakterier kommer fra hele økosystemer, og ved at efterligne deres naturlige miljø kan vi måske få dem til at trives i laboratoriet, så de begynder at fremstille antibiotika,” siger Mikkel Bentzon-Tilia.
Forskerne i CeMiSt har allerede resultater, der understøtter denne nye tilgang, forklarer lederen af grundforskningscenteret, professor Lone Gram.
”Det er lykkedes os at få havbakterier til at producere mere antibiotika ved at efterligne nogle af deres livsbetingelser ude i havet, bl.a. hvad de vokser på derude, hvilke bakterier de lever sammen med, og hvilke næringsstoffer de lever af,” siger hun.
I sit forskningsprojekt tager Mikkel Bentzon-Tilia derfor udgangspunkt i hele samfund af mikroorganismer, som er høstet direkte fra naturen og taget ind i laboratoriet til analysering. For øjeblikket studerer han mikrobielle samfund fra tre miljøer: jord, havvand og havbund. De mikrobielle samfund er omhyggeligt udvalgt på baggrund af gensekventeringer, der viser, hvor det største potentiale er til fremstilling af ny antibiotika.
”I første omgang ser jeg på de enkelte samfund i deres helhed. Et mikrobielt samfund er meget mangfoldigt og består potentielt af op imod hundredtusindvis af forskellige bakteriearter. Først og fremmest handler det naturligvis om at studere indholdet af bakterie-DNA, der viser, at der produceres antibiotika. Bakteriernes DNA er interessant, for det er jo ikke uden grund, at de holder fast i en meget kompleks serie af gener, der sætter dem i stand til at producere antibiotika. Det koster energi for en bakterie at beholde de gener, og bakterier er meget energibevidste. De gider med andre ord ikke at slæbe rundt på nogle gener, som de ikke kan bruge til noget,” siger Mikkel Bentzon-Tilia.
Bakteriernes livsbetingelser studeres
En del af forskningen handler om at måle på de fysiske og kemiske forhold i de mest interessante mikrobielle samfund.
”Jeg studerer miljøparametre som bl.a. pH-værdi, næringssalte, iltindhold og kulstofindhold, så vi får en idé om mikroorganismernes naturlige livsbetingelser. På den måde kan vi blive bedre til at forudsige, i hvilke naturlige miljøer vi skal lede efter antibiotikaproducerende mikroorganismer,” siger Mikkel Bentzon-Tilia, der håber, at hans forskning kan være første skridt på vejen til et ’landkort’, der viser, hvor vi har størst chance for at finde de mikroorganismer, som vi har brug for.
Desuden giver viden om de mikrobielle samfunds forhold i naturen også forskerne mulighed for at efterligne dem i laboratoriet og således ’tænde’ for mikroorganismernes antibiotikaproduktion.
Selvom lektorens forskning kan føre direkte til nogle lovende kandidater, der kan udnyttes til fremtidig produktion af antibiotika, så vil jagten på nye organismer fortsætte – nærmest i al evighed, forudsiger Lone Gram:
”Det er jo ikke mennesker, der har opfundet resistens, det er mikrobiologien. En bakterie, der producerer antibiotika, skal jo selv være resistent over for dette stof, ellers går den til. Resistens er en uomgængelig del af evolutionen, for det er mikroorganismernes måde at forsvare sig på, når deres eksistens er truet af antibiotiske stoffer. Vores søgen efter nye antibiotika holder aldrig op, men mennesket kan naturligvis bruge de antibiotiske stoffer klogere, så vi er på forkant med den evolution, der kører hele tiden, og som medfører flere og flere resistente bakterier.”
