Molekyler blockerar förmågan att orsaka svåra infektioner

– Det är mycket svårt att behandla infektioner som orsakas av bakterier i en biofilm. Antibiotika har problem att tränga igenom biofilmen och dessutom består filmen ofta av flera olika sjukdomsframkallande bakteriestammar, berättar Fredrik Almqvist, professor vid kemiska institutionen, som leder den svenska gruppen i forskningsprojektet.

Vissa bakterier har en förmåga att utveckla hårliknande proteinstrukturer. Med hjälp av dessa kan bakterierna bland annat bilda täta biofilmer och fästa sig på ytor, till exempel katetrar, kontaktlinser och hjärtproteser. Bildning av biofilmer är också problematiskt i färskvattenreservoarer där de kan sprida vattenburna epidemier. Biofilmer har också visat sig vara ett effektivt skydd för bakterier när de är på väg att etablera en ny koloni som kan leda till en infektion.

Umeåforskarna har sedan tidigare utvecklat molekyler som kan förhindra bakterier att bilda en hårig struktur som kallas pili. Dessa blockerande molekyler, pilicider som populärvetenskapligt kallas ”frisörmolekyler”, har dock inte effektivt kunnat stoppa bildningen av en annan proteinstruktur, curli, som kan liknas vid en permanentad hårfrisyr.
– Vi utgick från våra tidigare ”frisörmolekyler” och vidareutvecklade dem med fokus på en viktig sidokedja i molekylen. När vi testade dem på bakteriers förmåga att bilda biofilmer upptäckte vi att det bara behövdes en liten kemisk förändring för att förbättra de antibakteriella egenskaperna och därmed även kunna stoppa bildningen av curli. Utan curli kunde bakterierna inte längre bilda biofilm, förklarar Fredrik Almqvist.

De nya ”frisörmolekylerna” är dessutom betydligt mer effektiva.
– De slår inte bara ut bildningen av curli – utan också pili. Denna dubbla utslagskraft öppnar möjligheter för ny effektiv antibiotika, säger Umeåprofessorn.
Avsaknaden av curli påverkar också andra delar av bakteriernas sjukdomsframkallande framfart. De får försämrad förmåga att ta över en cell för att bilda så kallade bakteriefabriker.

Däremot påverkar inte de nya ”frisörmolekylerna” bakteriernas överlevnadsförmåga, något som faktiskt är väldigt positivt. Dagens antibiotika dödar bakterierna eller bromsar deras tillväxt. Dessa preparat påverkar också vår naturliga flora av ”goda” bakterier i mag- och tarmkanalen och de bakterier som bär på resistensgener blir dominerande vid en antibiotikabehandling. Dessa egenskaper kan sedan spridas till andra sjukdomsframkallande bakterier och uppenbarligen bli ett stort problem.
– Genom att istället använda avväpnare, så kallade virulenshämmare, minskar vi risken för att resistenta bakterier sprider sig, förklarar Fredrik Almkvist.

De nya ”frisörmolekylerna” gör att bakterierna inte kan bilda amyloider, proteiner som packas samman som trådar, något som är en förutsättning för att bakterierna ska kunna utveckla curli.
– Alzheimers sjukdom och andra neurodegenerativa sjukdomar orsakas av att amyloider skadar hjärnan. Därför ger våra nya testsystem fantastiska möjligheter att hitta andra liknande molekyler som kan vara viktiga i kampen även mot dessa sjukdomar, avslutar Fredrik Almqvist.

Resultaten, som är frukten av ett produktivt samarbete med amerikanska forskare vid Washington University i St. Louis och universiteten vid Stanford, Michigan och Durham, är publicerade som en advance online publication (AOP) ”Highlight” på webben och kommer inom kort i tryck i tidskriften Nature Chemical Biology.

Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta:
Fredrik Almqvist, professor, kemiska institutionen, Umeå universitet
Telefon: 090-786 69 25, 070-397 90 97
E-post: fredrik.almqvist@chem.umu.se