Målet er nye antibiotika

- I over hundre år har mikrobiologer brukt vekstmedier til å dyrke bakterier. Men uansett hva vi gjør med næringsgrunnlaget, pH, temperatur og andre faktorer kommer vi til kort. Vi trenger nye metoder, slår Colin Charnock fast. Han er professor ved farmasøytutdanningen ved Høgskolen i Oslo og Akershus (HiOA).

Et stort uutnyttet potensial

I dette nummeret av Bioingeniøren publiserer han - sammen med to bioingeniører - en vitenskapelig oversiktsartikkel som tar for seg ulike måter å dyrke og karakterisere bakterier. Bare én prosent av alle bakterier i jordprøver lar seg per i dag dyrke i laboratoriet. Når man vet at mange viktige antibiotika er produkter fra denne ene prosenten, sier det seg selv at de resterende 99 prosent har et uutnyttet potensial.

“To really know them you have to grow them”

Det har Charnock kalt artikkelen sin – og den tittelen er et gammelt statement innen mikrobiologi. At han lot være å oversette det til norsk er kanskje ikke tilfeldig. Charnock er engelsk, har en bachelorgrad i biokjemi og mikrobiologi fra London, hovedfag i molekylær biologi og PhD fra farmasøytisk institutt ved Universitetet i Oslo.

- Hva mener du med den tittelen? Kjenner man ikke bedre en bakterie som er gensekvensert enn en som er dyrket?

- Det er ikke snakk om enten eller. En gensekvensering gir oss mye informasjon om bakterien, men det er ved å dyrke den at vi kan beskrive den og studere prosesser. Metodene supplerer hverandre.

- Så dyrking av bakterier kommer ikke til å forsvinne?

- Absolutt ikke!

Tre strategier

Charnock har tatt imot Bioingeniøren på et av laboratoriene ved farmasøytutdanningen på HiOA. På en laboratoriebenk er det rigget til et oppsett med flaskevann, skåler, pipetter og flytende agar. Og for å virkelig demonstrere hvor enkelt utstyret kan være, viser han fram et gult lite stativ ment for pipettespisser.

- En av de mest anerkjente forskerne på feltet fant ut at disse like gjerne kan brukes til produksjon av diffusjonskamre, som dyrt spesiallaget utstyr.

Og det er nettopp diffusjonskamrene og bruken av dem han vil demonstrere. Charnocks hovedbudskap i artikkelen er at vi må dyrke mange flere bakteriearter for å kunne framstille nye antibiotika. Det finnes flere strategier for å få til det (les fagartikkelen på de neste sidene!). En av dem er å dyrke bakteriene i sitt naturlige miljø. Det vil si, Charnock «lurer bakteriene» til å tro at diffusjonskammeret er et slikt naturlig miljø.

Det er dette han demonstrerer når han nå blander sammen oppkonsentrert vann med flytende agar - i et eppendorfrør.

Sløyf fosfor eller tilsett katalase

Den flytende agaren han bruker er uten næring, en såkalt nobel agar. Charnock mener at det generelt brukes for mye næring i agarer.

I artikkelen skriver han også om et annet agar-problem; tilsetningen av fosfor. Til dels mye fosfor. Det som sannsynligvis skjer er at agar og fosfor sammen danner hydrogenperoksyd, som igjen hemmer veksten av bakterier.

- En del bakterier, som E-coli, tåler noe hydrogenperoksyd. Andre tåler mindre, hevder han.

Men det finnes løsninger. For det første er det fullt mulig å lage agar med andre buffere enn fosfat. For det andre kan man tilsette katalase – det bryter ned hydrogenperoksyd.

Charnock viser fram to skåler. Den ene har lite oppvekst, den andre mye. Samme agar - samme prøve. Forskjellen er at den med mye vekst er behandlet med katalase – den andre med denaturert katalase.

Mer vil ikke Charnock si om den saken, han har skrevet om det i en artikkel som snart skal publiseres internasjonalt.

Et diffusjonskammer er skapt

Tilbake til laboratoriebenken på HiOA. Charnock pipetterer forsiktig springvann-agar-blandingen ned i et lite hull i en metallskive. En membran er allerede på plass. Litt silikon smøres på kanten av brønnen og enda en tynn membran legges forsiktig over med pinsett. Membranene har porer som ikke slipper bakterier ut eller inn. Mat og avfallsstoffer, derimot, kan passere. Og så: Voila! Et diffusjonskammer i sin enkleste form er skapt.

Så fyller han en glassbolle med vann og setter det lille kammeret forsiktig nedi. Nå skal det godgjøre seg i mange uker i cirka ti grader. Det er under slike forhold vannbakteriene trives best – i et næringsfattig miljø og ved lav temperatur.

Etter at inkubasjonstiden er over skal agarbiten undersøkes og eventuelle mikrokolonier skal farges og mikroskoperes.
Og så er håpet å finne noen hittil uidentifiserte bakterier som produserer antibiotika. Det er tydeligvis ikke så enkelt, all den tid svært få har klart det, men framgangsmåten Charnock har tenkt å bruke er enkel: Man ekstraherer innholdet fra bakteriene og sprer ekstraktet ut på skåler inokulert med testbakterien som man ønsker antibiotika mot. Håpet er at veksten av testbakterie uteblir.

Så langt er ikke Charnock kommet i forsøkene sine, men han er godt i gang med å synliggjøre og isolere mikrokolonier. Han jobber nå med å karakterisere flere hundre bakterier som han har isolert fra kamre.

Bakterienes naturlige miljø

Diffusjonskammeret i glassbollen foran oss skal nå settes på kjølerommet, i et tilnærmet naturlig miljø for vannbakteriene. Charnock forteller at han har plassert liknende kamre - og mer avanserte - både i Maridalsvannet og i Akerselva. Med andre ord i bakterienes helt naturlige miljø.

Men det er ikke bare vann og jord som er naturlig for bakterier. Kroppen er også det. I artikkelen nevner han munnhulen som eksempel.

- Jeg har ikke prøvd det ut selv, men refererer til forskning gjort av andre. Nå vet ikke jeg om forskerne gikk rundt med små diffusjonskamre i munnhulen, men man kan tenke seg at det er mulig.

Han kan også tenke seg diffusjonskamre plassert i tarmen, for det finnes mange tarmbakterier som ikke er identifisert.

- Det er så mange ubesvarte spørsmål, men det betyr at det er flere svar å glede seg til, sier Colin Charnock.