Antibiotika biter inte på tarmbakterien Clostridioides difficile, som ställer till stora problem inom sjukvården. Nu visar en studie mekanismerna bakom bakteriens finurliga förmåga att utveckla resistens.
– Med den här kunskapen hoppas vi kunna designa ännu bättre läkemedel, säger forskaren Vasili Hauryliuk vid Lunds universitet.
Vid antibiotikabehandling rubbas den normala tarmfloran i kroppen. Det kan leda till att andra bakterieinfektioner får utrymme att växa till.
En bakterie som då gynnas är Clostridioides difficile, förkortat CD. Den finns i våra tarmar, är resistent mot antibiotikabehandling och kan orsaka infektion som riskerar leda till hög feber och blodiga diarréer.
Bakteriens förmåga att bilda sporer gör att den lätt sprids och orsakar därför problem inom sjukvården. Den kan leda till ökad dödlighet och förlängda vårdtider.
– I stället för att antibiotikabehandlingen räddar dig, orsakar den i detta fall en infektion, säger Vasili Hauryliuk.
Bakteriens speciella förmåga
Resistens kan uppstå på flera sätt, och i ett internationellt samarbete har forskare undersökt vad som gör just bakterien Clostridioides difficile resistent.
När forskarna studerade dessa bakterier upptäckte de ett protein som orsakar resistensen. Proteinet påverkar bakteriens ribosom, alltså den fabrik som tillverkar proteinerna i bakterien, och som ger bakterien dess förmågor.
Ribosomet är alltså ett mål för antibiotika-molekylerna. Om bakterien inte kan tillverka proteiner överlever den inte.
– Det nyupptäckta proteinet sparkar ut antibiotikamolekylen från ribosomen. Men vi såg också att detta samverkar med ytterligare en resistensfaktor, som gör att antibiotikamolekylerna binder svagare till ribosomet, säger forskaren Gemma Atkinson vid Lunds universitet och fortsätter:
– Resistensen beror alltså på två mekanismer, faktorer, som samverkar och som på så vis ger bakterierna sin ”superkraft” mot antibiotikan.
Forskarna har bland annat använt avbildningsmetoden kryoelektron-mikroskopi, eller kryo-EM, för att studera mekanismerna som orsakar resistens mot antibiotika på molekylär nivå.
Fakta om Kryo-EM
Kryoelektronmikroskopi tilldelades 2017 års Nobelpris i kemi. Metoden innebär att forskare varsamt och snabbt kan frysa ned det man vill strukturavbilda till 190 minusgrader. Det gör att forskarna kan isolera objektet, i det här fallet proteiner, som de vill få en bild av – utan att skada strukturerna.
Detta är särskilt användbart vid studier av proteiner eftersom deras struktur många gånger är känslig och lättförstörd.
Metoden innebär att forskare nu kan ta fram tredimensionella strukturer i atomupplösning av olika molekyler i vår kropp.
Ny antibiotika kan överlista bakterien
Upptäckten öppnar för nya behandlingsstrategier mot resistensen och infektioner som bakterien orsakar.
För några år sedan utvecklade forskarnas samarbetspartner vid Harvarduniversitetet en ny generation av ribosom-bindande antibiotika, så kallad iboxamycin.
– Det är ett mycket potent läkemedel som slår ut ”vanliga” CD-bakterier. Men resultaten från den här studien visar att CD-bakteriestammar som har båda resistensfaktorerna tyvärr är resistenta även mot denna antibiotika. Det innebär att man behöver designa antibiotikamolekyler som binder ännu hårdare för att överlista den typen av resistens, vilket man nu jobbar vidare med, säger Vasili Hauryliuk.
Studien har letts av forskare vid Lunds universitet i samarbete med University of Tsukuba och Kyoto Sangyo University i Japan, University of Hamburg i Tyskland, Harvarduniversitetet i USA, Umeå universitet och University of Tartu, Estland.
Artikeln är ursprungligen publicerad på Lunds universitets webbplats
* Bild: Wikimedia Commons. Licens: Public Domain
Studie:
Genome-encoded ABCF factors implicated in intrinsic antibiotic resistance in Gram-positive bacteria: VmlR2, Ard1 and CplR, Nucleic Acids Research.
Kontakt:
Vasili Hauryliuk, universitetslektor och forskare inom molekylär enzymologi vid Lunds universitet, Vasili.Hauryliuk@med.lu.se
