Bakterier, der lever på insekter, kunne give nye antibiotika
Mange antibiotika, der anvendes i dag, kom fra bakterier, der lever i jord. Nu afslører nyere forskning, at bakterier, der lever på insekter, kunne være mere effektive til at bekæmpe almindelige lægemiddelresistente superbugs end bakterier fra jord.
Forskere ved University of Wisconsin-Madison har gennemført den største og mest grundige undersøgelse nogensinde af den antibiotiske aktivitet af mikrober, der lever af insekter.
Et højdepunkt i den nye undersøgelse er opdagelsen af et nyt antibiotikum i Cyphomyrmex myre, som er en brasiliansk art, der opdrætter svampe. Forskerne navngav forbindelsen cyphomycin.
Laboratorietest viste, at cyphomycin kunne bekæmpe svampe, der har besejret de fleste andre antibiotika. Forbindelsen behandlede også en svampeinfektion hos mus uden at give anledning til toksiske bivirkninger.
I en nylig Naturkommunikation papir om disse fund forklarer holdet, at mangel på nye antibiotika bidrager til den voksende globale trussel om antibiotikaresistente infektioner.
"Gennem vores systematiske vurdering," bemærker forfatterne, "viser vi insektmikrobiomer udgør en lovende kilde til nye naturlige produkter."
Den stigende trussel om antibiotikaresistens
Antibiotikaresistens opstår, når infektiøse bakterier, svampe og andre patogener ikke længere bukker under for lægemidler, der plejede at dræbe dem. I stedet fortsætter de med at vokse.
Infektioner på grund af antibiotikaresistente patogener kræver normalt længere hospitalsophold og et større antal opfølgningsbesøg fra læger. Derudover har behandlinger tendens til at have højere omkostninger og mere giftige bivirkninger.
I 2018 offentliggjorde Verdenssundhedsorganisationen (WHO) overvågningsdata, der bekræftede alvoren af den globale trussel, som antibiotikaresistens udgør.
Dataene afslører, at nogle af de mest almindelige infektioner rundt om i verden bliver lægemiddelresistente.
I USA estimerer Centers for Disease Control and Prevention (CDC), at antibiotikaresistente bakterier inficerer mindst 2 millioner mennesker og forårsager 23.000 dødsfald hvert år.
En vigtig bekymring med hensyn til den globale antibiotikaresistenskrise er, at typerne og antallet af nye lægemidler undervejs ikke er tilstrækkelige til at overvinde truslen.
WHO gentog deres advarsel om dette i en rapport fra 2017. Det globale agentur erklærede, at de fleste af de 51 antibiotika i klinisk udvikling var ”modifikationer af eksisterende klasser af antibiotika” og kun ville tilbyde kortsigtede løsninger.
Lige så mange bakterier i insekter som i jorden
De fleste typer antibiotika, der er i brug i dag, kommer fra Streptomyces bakterier, en stor slægt, der begyndte at udvikle sig for omkring 400 millioner år siden.
I løbet af denne periode Streptomyces arter har udviklet sig og tilpasset sig forskellige levesteder, såsom jord og insekter. Kemien i forbindelserne, som bakterierne producerer, afspejler deres divergerende slægter.
Genetiske undersøgelser har vist, at kun en stamme af Streptomyces potentielt kunne producere snesevis af forbindelser svarende til dem, der allerede er brugt som antibiotika. Derudover indeholder bakterierne et stort antal "relevante biosyntetiske gensæt."
Af disse grunde studerer forskere intenst Streptomyces bakterier med forventning om, at de vil opdage nye lægemidler til bekæmpelse af antibiotikaresistens.
Forfatterne af den nye undersøgelse påpeger imidlertid, at der søges efter nye antibiotika i jordbaseret Streptomyces "Genopdag stort set kendte forbindelser." De bemærker også, at ingen undersøgelser systematisk har søgt efter mikrobiomer. Så de valgte at fokusere på Streptomyces hos insekter.
De indsamlede mere end 2.500 arter af insekter, der spænder fra myrer, bier og fluer til biller, møl, sommerfugle og meget mere. Omkring en tredjedel kom fra regioner med et tempereret klima, en anden tredjedel kom fra troperne, og resten kom fra koldere områder, såsom Arktis.
Forskerne bemærker, at i modsætning til den "gældende antagelse", at Streptomyces arter er mest rigelige i jord, deres fund tyder på, at bakterierne er lige så rigelige i insekter.
Bakterier fra insekter er mere magtfulde
Insekterne gav mere end 10.000 bakteriestammer til test. Forskerne undersøgte også 7.000 stammer, der kom fra jord og planter.
Der fulgte et meget kraftigt, intensivt batteri af tests, der involverede mere end 50.000 forsøg i alt.
Holdet testede, hvor godt hver stamme af Streptomyces var i stand til at stoppe væksten af 24 forskellige former for kim, herunder nogle, der kan forårsage alvorlig skade, såsom den methicillinresistente superbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Resultaterne viste det Streptomyces stammer, der kom fra insekter, var i stand til at bekæmpe infektiøse bakterier og svampe mere effektivt end stammer, der kom fra jord eller planter.
Holdet testede også nogle af de mere lovende stammer hos mus. Disse stammer var meget effektive til at dræbe bakterie- og svampeinfektioner, og kun få havde toksiske bivirkninger.
I en anden del af undersøgelsen fokuserede forskerne på cyphomycin, en svampedræbende forbindelse, som de havde fundet i Streptomyces bakterier på den brasilianske Cyphomyrmex svampedyrende myre.
Efter at have analyseret den kemiske struktur af cyphomycin rensede de den og viste, at den kunne behandle Candida albicans hos mus. C. albicans er en svamp, der ofte inficerer mennesker med et svækket immunsystem. Forbindelsen syntes også at have få toksiske bivirkninger hos musene.
Lad insekter 'udforske'
Holdet var ikke overrasket over at finde ud af, at insekter kunne være en rig kilde til nye antibiotika. Insektoverlevelse afhænger af coevolving med mikrober, der hjælper med at bekæmpe patogener, der også udvikler sig.
Forskerne påpeger også, at fordi bakterierne har udviklet sig sammen med insekter, kunne de tilbyde to fordele. For det første er de mindre tilbøjelige til at være giftige, og for det andet kan de være effektive mod lægemiddelresistente patogener.
”Insekterne undersøger os,” siger Cameron R. Currie, professor i bakteriologi og seniorforfatter af undersøgelsen.
Han og hans kolleger konkluderer:
”Løftet om insektassocieret Streptomyces som en ny kilde til antimikrobielle stoffer har potentialet til at genoplive de stagnerede antibakterielle og antifungale opdagelsesrørledninger. ”
