Hvorfor dør noen bakterier når vi tar antibiotika, mens andre overlever?

Forskersonen er forskning.nos side for debatt og forskernes egne tekster. Meninger i tekstene gir uttrykk for skribentenes holdninger.

Hva er egentlig molekylærbiologi og hvordan kan man besvare det tittelen spør om? Det er det jeg forsker på. 

Mer presist prøver jeg å forstå de molekylærbiologiske mekanismene bak antibiotikaresistens. Nå skal jeg forklare hva det betyr.

Molekylærbiologi handler om de minste bestanddelene i biologien; celler og molekyler. Et menneske består av billioner (en million millioner) av små celler som igjen består av milliarder av enda mindre molekyler. 

Hver av disse cellene inneholder arvemateriale, altså genene. Genene er oppskriften som forteller cellen hvordan den skal fungere.

Å bygge celler kan sammenlignes med å bygge hus

Genene er som byggeplanen til et stort hus, en oppskrift som forteller hva ulike arbeidere skal gjøre, når de skal på jobb, varer som skal bestilles og så videre. Dette for at huset skal bli ferdig og fungere i forhold til regelverket. Sånn er det også med cellene, genene er oppskriften som «arbeiderne» bruker for å bygge en ferdig celle.

Disse arbeiderne er proteiner og de har ulike oppgaver i byggeprosjektet. Molekylærbiologisk forskning handler ofte om å finne ut hva disse «arbeiderne» gjør i cellene.

Genene bestemmer hvordan cellene oppfører seg

Hvilke gener du selv har bestemmer fargen på øynene dine. På samme måte vil genene hos en bakterie bestemme om den kan overleve behandling med antibiotika.

Når man forsker på antibiotikaresistens, er man ute etter å se hvilke gener som er annerledes hos resistente og ikke-resistente bakterier. Altså om bakteriecellene bruker andre arbeidere eller at arbeiderne jobber annerledes i de to bakteriene og dermed gir økt motstandsdyktighet mot antibiotika.

Laboratorieforsøk kan avsløre sammenhengen mellom gener og funksjon

Med genmodifisering i laboratoriet kan vi målrettet endre på genene til bakteriene og deretter teste om denne endringen fører til at bakterien blir resistent mot antibiotika. Om endringen fører til økt antibiotikaresistens, sier vi ofte at denne endringen bidrar til antibiotikaresistens hos bakteriene.

Hvordan disse endringene bidrar vet vi fortsatt ikke. For å svare på det må vi finne ut hva proteinet, «arbeideren», gjør i byggeprosjektet. Dette er å forske på mekanismene bak antibiotikaresistens.

Analyser kan indikere funksjonen til et protein

For å forstå funksjonen til et protein, bruker forskere ofte to strategier; enten å se hva som skjer med cellene når man fjerner genet og dermed fjerner proteinet fra cellene (knockout mutanter), eller å få cellene til å produsere masse av dette proteinet (overuttrykksmutanter).

Endringen i bakteriens egenskaper som man observerer i slike forsøk, sier noe om hva proteinets funksjon kan være. I et hus kan for eksempel den synlige endringen være antall blomster på veggene. 

Når vi fjerner arbeideren som er nødvendig for blomstermalingen, forsvinner blomstene på veggene. Når vi sender inn flere slike arbeidere, blir det flere malte blomster.

Man sier derfor at arbeideren bidrar til malte blomster på veggene, men akkurat hvordan er fortsatt et åpent spørsmål. Er funksjonen til arbeideren å male blomster, er det å hente malekost, bestille maling eller vise en annen arbeider hvor det skal males blomster? 

Dette er et mysterium som man trenger flere undersøkelser for å finne ut av. Sånn er det også med proteinene i bakteriecellene, det er ofte utfordrende å finne ut eksakt hvordan et protein bidrar til antibiotikaresistens.

Spesifikke analyser kan gi oss svaret

I tilfeller hvor man mistenker at et protein har en gitt funksjon kan man noen ganger teste dette ved hjelp av videre analyser. 

For eksempel vil man kunne sette den mistenkte arbeideren alene i et rom med maling, pensel og lerret tilgjengelig og ser om de kan male. Maler de blomster, kan vi mest sannsynlig peke ut den skyldige, maler de ikke blomster må vi derimot lete videre.

Mange ulike observasjoner trengs for å løse molekylære funksjoner

Forskere dokumenterer og deler sin forskning gjennom publisering i vitenskapelige tidsskrifter. Denne informasjonen brukes av forskerne for å sette sammen et veldig stort og komplisert puslespill av informasjon.

Bit for bit bygger vi opp forståelsen av hva et protein gjør, som forklarer hvorfor det oppstår blomster på veggen når denne arbeideren er med i byggeprosjektet, eller hvorfor endring i genene til bakteriene gjør at de tåler mer antibiotika.

Nytten av grunnforskning vet vi ikke enda

Hva kan vi bruke denne kunnskapen til lurer du sikkert på? 

Sånn er det med det man kaller grunnforskning, altså forskning som ikke har en planlagt anvendelse ved start. Men kanskje vil vi i fremtiden ha bruk for kunnskap om hvordan man skal få malt flere blomster på veggen. Da er årene med grunnforskning svært viktig.

For eksempel vet vi at antibiotikaresistens er et økende problem. Infeksjoner som før var enkle å behandle, kan bli livstruende. Da kan det være nyttig å forstå hvilke «arbeidere» som gjør bakteriene resistente, slik at vi kanskje kan finne nye måter å stoppe dem på.

Som sagt forsker jeg på de molekylærbiologiske mekanismene bak antibiotikaresistens. Altså, jeg prøver å forstå hvorfor endringer i oppskriften til bakterien gjør den mer resistent mot antibiotika. 

Det er ingen garanti for at denne kunnskapen gjør at vi kan stoppe de resistente bakteriene, men håpet er at kunnskapen i fremtiden kan gjøre at man finner nye behandlingsmåter for infeksjoner med resistente bakterier.

Nytt fra forskersonen:

Videoer med «oatzempic» lover vekttap – men virker det?

Atomvåpen for fred? Kall det heller en kollektiv selvmords­pakt