Sygdomsbakterier henter antibiotikaresistens i vores tarme

Sygdomsfremkaldende bakterier henter sandsynligvis noget af deres resistens mod antibiotika i de sunde bakterier, der naturligt befinder sig i menneskekroppen.

Det viser forskning af den nyudnævnte professor ved DTU Systembiologi, Morten Sommer. Han fortæller, at forskningen er vigtig, da de sygdomsfremkaldende bakterier bliver mere og mere resistente over for antibiotika. Det betyder, at flere og flere bakterieinfektioner ikke kan behandles, og dødeligheden stiger i USA, Danmark og andre lande, som ellers har adgang til god behandling. Og der er ingen nye antibiotika til at overtage efter dem, som bakterierne udvikler resistens mod, lyder det fra professoren.

Medicinalfirmaerne har nemlig ikke udviklet nye klasser af antibiotika længe, og de er stadig ikke begyndt, da priserne på antibiotika endnu ikke er høj nok til, at det kan betale sig.

»Det er et stort problem. Vi er på vej mod en præantibiotisk æra, hvor det bliver farligt at få lungebetændelse. Vi bør motivere medicinalfirmaerne til at udvikle nyt, og vi burde have gjort det for længe siden. I og med at vi ikke har nye antibiotika, er der også brug for at bekæmpe resistens,« siger Morten Sommer.

Og at bekæmpe resistens kræver viden. Viden om hvor resistensen opstår, og hvordan den spreder sig. De sygdomsfremkaldende bakterier opfinder nemlig ikke resistensmekanismerne selv. De henter dem derimod fra andre bakterier i form af gener. Det ses, når bakteriernes genomer sekventeres - regionerne med resistensgener ser ofte anderledes ud end resten af DNA'et, hvilket indikerer, at de kommer fra et andet sted.

For at en bakterie kan hente gener fra en anden bakterie, kræver det, at de er fysisk tæt på hinanden. I menneskekroppen vil sygdomsfremkaldende bakterier komme i nærkontakt med kroppens normale bakterieflora - mikrobiomet. Det var derfor oplagt at undersøge sammenfaldet af resistensgener mellem de to grupper for Morten Sommer og hans kolleger.

Forskerne karakteriserede derfor resistensgenerne i to personers normale bakterieflora. Men ikke som man normalt ville gøre det.

»Ofte kultiverer man bakterierne, så man kan dyrke dem i laboratoriet og se, om de er resistente ved at udsætte dem for antibiotika. Men så overser man ofte en stor del af bakterierne, da de kræver forskellige betingelser for at blive dyrket.«

I stedet ekstraherede de DNA'et fra bakterierne i fæces- og spytprøver fra de to personer. Det gav et mere komplet billede af de forskellige bakterier, da det var uafhængigt af, om man kunne kultivere dem, forklarer han.

DNA'et satte de ind i organismer, som de vidste, de nemt kunne håndtere, og disse udsatte de så for antibiotika. De organismer, der overlevede, måtte have modtaget DNA, som gjorde dem resistente. Dette DNA blev derfor sekventeret, så de kunne identificere præcis hvilke resistensgener, bakterierne indeholdt.

Reservoir af resistensgener

De identificerede et par hundrede forskellige resistensgener, og sammenlignede dem med resistensgener, som man tidligere har fundet i sygdomsfremkaldende bakterier. Og i en bestemt undergruppe af bakterierne i menneskekroppen var næsten alle resistensgenerne også blevet set i sygdomsfremkaldende bakterier.

»Resistensgenerne er i stand til at kunne overføre sig til de sygdomsfremkaldende bakterier fra normalfloraen, og andre har vist, at bakterier effektivt kan overføre denne type resistensgener i tarmsystemet, så menneskets normalflora er et relevant reservoir af resistensgener.«

Det kan ske, at resistensgenerne oprindeligt er blevet overført til mikrobionet fra de sygdomsfremkaldende bakterier. At afgøre hvilken vej overførslen af gener har fundet sted kræver flere karakteriseringer, som forskerne nu er i gang med. De er desuden gået i gang med at lave undersøgelser af flere mennesker, da to personer er et meget lille prøvemateriale.

»Det vil være en fordel at have flere mennesker med, men i og med at vi allerede med sådan en lille gruppe har set den sammenhæng, vi har set, er det helt klart, at den er vigtig.«

Fjerne resistens igen

Denne viden kan bruges til at mindske resistensen hos sygdomsfremkaldende bakterier på flere måder. Hvis mikrobiomet er en kanal, hvorfra de sygdomsfremkaldende bakterier kan blive resistente, bliver det vigtigt at tænke på, hvordan man minimerer resistensen, lyder det fra Morten Sommer.

»Man skal selvfølgelig være forsigtig med at give bestemte antibiotikabehandlinger, fordi resistensen i menneskekroppen stiger i respons, men der er også nogen der arbejder med, at give behandlinger, der gør, at bakterier mister deres resistens igen.«

Hvis overførslen af resistensgener sker relativt hyppigt i forbindelse med en infektion, kan det være en fordel for en læge at vide, hvilke resistensgener der er i mikrobiomet hos en patient, før han vælger behandling. På den måde kan han undgå antibiotika, som patientens bakterier har mange resistensgener mod.

»Det vil kræve, at man laver kliniske studier, hvor man karakteriserer forskellige menneskers resistensreservoir og ser, om der er en sammenhæng mellem resistensreservoiret, og hvordan de håndterer infektioner,« siger Morten Sommer.

Et stort spørgsmål er, hvor resistensgenerne oprindeligt er blevet udviklet. En hypotese har været, at generne kommer fra de bakterier og svampe i jorden, som naturligt producerer antibiotika, og som er kilden til meget af det antibiotika, der bruges medicinsk. »Det interessante ved disse bakterier er, at en stor del af dem overraskende nok er nært beslægtede med de sygdomsfremkaldende, hvilket ellers ikke ses ved jordbakterier,« siger Morten Sommer og fortsætter:

»Og overførsel af gener mellem bakterier sker nemmere, hvis de er nært beslægtede, så disse vil have nemmere ved at overføre resistensgener til de sygdomsfremkaldende bakterier end jordbakterierne, der producerer antibiotika, for de er fjernt beslægtede.« For et par år siden fandt Morten Sommer og kollegerne en udbredt gruppe bakterier i jorden, der er resistente, og kan leve af antibiotika. Denne gruppe af jordbakterier kan altså være et oprindeligt reservoir af resistensgener, men hvordan generne kommer fra jordbakterierne til de sygdomsfremkaldende er ikke klart.

Morten Sommer håber, at der kan opstilles kvantitative modeller, som kan forudsige, hvor stor sandsynligheden er for, at et resistensgen fra et sted kommer hen i en sygdomsfremkaldende bakterie. »Den viden kan man bruge til at ændre på regler, behandlinger, antibiotikaforbrug eller andet i samfundet, så man mindsker overførselen. Modellen kan måske eksempelvis bekræfte, at overførslen sker via antibiotikabrug i landbruget.De indledende studier viser også, at der er stort slægtskab mellem resistensgenerne i de antibiotikaspisende og de sygdomsfremkaldende. Dette undersøges nu nærmere.

»Hvis disse bakterier er et væsentligt oprindelsessted, vil vi gå i gang med at spore, hvordan disse gener har bevæget sig fra jorden til måske mikrobiomet til sygdomsfremkaldende bakterier. Det kræver, at vi analyserer prøver fra forskellige miljøer rundt omkring.«