Bakteriene har dessverre den enest?ende evnen at de kan sende advarselssignaler til hverandre n?r de blir utsatt for trusler, slik som antibiotikakurer. Signalene kan fanges opp av de andre bakteriene. N?r konsentrasjonen av signalmolekyler har n?dd et visst niv?, skj?nner de andre bakteriene at det kan v?re fare p? ferde. Da kan de unisont skru av og p? visse gener for ? beskytte seg.
Bakteriene sender ut mange ulike typer signalmolekyler. Noen er spesifikke. Noen er generelle. Forskere ved UiO har n? tatt et dypdykk i det vanligste signalmolekylet.
Molekylet, som har f?tt det lite sexy navnet AI-2 (Autoinducer-2), er et viktig signalmolekyl. Mange bakterier reagerer p? AI-2 og bruker det til ? kommunisere med hverandre.
– AI-2 er verdensspr?ket til bakteriene. Kall det gjerne bakterienes esperanto, forklarer professor Anne Aamdal Scheie p? Institutt for oral biologi ved Universitetet i Oslo.
AI-2 regulerer og styrer mange brytere inne i bakterien og kan b?de sette i gang og endre uttrykket til en rekke gener. Molekylet s?rger for at bakteriene blir flinkere til ? overleve eller kolonisere seg.
– Dette handler blant annet om bakterienes evne til ? bevege seg og til ? feste seg p? overflater. Biofilm. N?r visse gener i bakterien skrus p?, dannes en type proteiner p? utsiden av celleveggen. Da er det lettere for bakterien ? feste seg til en overflate. N?r flere bakterier fester seg som et belegg p? den samme overflaten, kalles det biofilm. Biofilm kan v?re et stort problem for pasienter med implantater. Det gjelder ? s?rge for at bakteriene ikke klarer ? feste seg. Da har immunforsvaret st?rre muligheter til ? stoppe dem.
– For ? kunne fjerne bakterier i biofilm, m? antibiotikakonsentrasjonen ?kes opptil hundre til tusen ganger. Det forklarer hvorfor det ikke er s? lett ? bli kvitt kroniske infeksjoner. Det er derfor veldig lurt ? ta knekken p? bakteriene f?r de rekker ? feste seg.
Anne Aamdal Scheie og medarbeiderne hennes har de siste ti ?rene forsket p? hvordan det er mulig ? hindre bakteriene i ? danne biofilm.
M?let deres har v?rt ? lage et hemmende stoff, slik at bakteriene ikke klarer ? motta signalmolekylene. L?sningen har v?rt ? lage et kunstig molekyl som kan konkurrere med bakterienes egne signalmolekyler. Poenget er at de kunstige molekylene skal feste seg p? de signalmottakerne der signalmolekylene selv skulle ha festet seg.
Det hemmende stoffet skal med andre ord begrense bakterienes muligheter til ? skape infeksjoner. Hvis bakterien ikke hemmes, har den evnen til ? dele seg og bli til flere bakterier. Hvis de blir mange nok, kan man bli syk.
– Vi vil lure bakteriene og tenker oss at vi skal gj?re dem stumme eller d?ve, slik at de verken klarer ? sende eller h?re signalene. Selv har vi jobbet med ? gj?re bakteriene d?ve. Det vil si at de ikke lenger skal klare ? ta imot signaler fra andre. En annen mulighet hadde v?rt ? gj?re bakteriene stumme, det vil si ? hindre at de produserer signaler, men det er en annen historie, forteller Ingun Lund Wits?, som nylig har avlagt doktorgraden sin om bakteriehemming p? Institutt for oralbiologi ved UiO.
Stoffene lages p? UiO
Forskerne har hentet sin inspirasjon fra algeforskning i sydlige farvann. I motsetning til andre sj?planter blir ikke r?dalgen Delisea Pulchra begrodd av bakterier. For ? hindre tilgroingen, slipper algen ut noen spesielle, kjemiske stoffer som kalles furanoner. For en del ?r siden fant australske forskere den kjemiske strukturen til disse stoffene.
Professor Tore Benneche p? Kjemisk institutt har syntetisert mange av furanonene. Det betyr at han har funnet en metode til ? lage dem syntetisk p? kjemilaben.
– Gjennom testing har vi kommet frem til at de syntetiske molekylene er enda mer effektive enn furanonene selv.
Tore Benneche har n? klart ? lage vel 150 syntetiske varianter. De har f?tt det klingende navnet tiofenoner.
Molekylene er veldig sm?. Den eneste forskjellen er at det ene oksygenatomet i molekylet er byttet ut med et svovelatom.
Fors?kene viser at tiofenoner har en spesiell evne til ? binde seg til de reseptorene der bakterienes egne signalstoffer selv skulle ha festet seg. Da vil ikke bakteriene f? muligheten til ? aktivere de sykdomsfremkallende genene sine, slik som n?r bakteriene blir angrepet med antibiotika.
– Metoden v?r f?rer ikke til det samme selektive presset p? bakteriene som antibiotika gj?r. Da vil ikke bakteriene utvikle resistens p? samme m?te som n?r den blir utsatt for antibiotika. Forskjellen er at antibiotika pr?ver ? drepe bakteriene. Det vil alltid v?re noen som overlever. Da f?r de resistensgener som kan deles med resten av populasjonen.? Antikommunikasjonsmolekylene v?re p?virker ikke bakterienes muligheter til ? overleve. Derfor vil ikke bakteriene forsvare seg p? samme m?te. Noen hevder likevel at bakteriene kan utvikle resistens, men fordi stoffet v?rt ikke f?rer til noe seleksjonspress, tror vi at risikoen for resistens er mindre og at det tar lengre tid, forteller Anne Aamdal Scheie.
Forskerne har n? testet ut alle de 150 variantene av tiofenonene.
– Noen fungerer ikke. Noen er giftige, mens ?tte til ti av dem har vist seg ? v?re veldig interessante. Konklusjonen v?r er at tofenoner reduserer bakterienes evne til ? feste seg til en overflate og danne biofilm – og til ? uttrykke sykdomsfremkallende gener.
Bakteriebelegg p? skip
Bakteriebelegg er et problem p? alle fuktige steder der det finnes n?ring. I vannr?r dannes det ofte biofilm. Biofilm f?rer til begroing. I oppdrettsn?ringen m? merder renses for begroing. Begroing er et spesielt stort problem p? skip og oljeinstallasjoner og kan f?re til korrosjon. Skip m? legges i dokk for ? fjerne begroing. I 2009 f?rte begroing og korrosjon til at Vallhall-feltet i Nordsj?en m?tte stenges i ti uker.
– Vi ser for oss at stoffet v?rt kan brukes av oljeindustrien, i mat- og f?rproduksjon og overalt der biofilm kan v?re et problem.
Sammen med Norsk institutt for vannforskning har UiO-forskerne testet ut flere typer tiofenoner for oljeindustrien.
– Det kan tenkes at vi m? blande flere tiofenoner for ? ?ke effekten. Vi tenker oss forskjellige
lengder p? armene p? molekylene og at hvert av molekylene har en lang arm som kan festes til ulike overflater. Det kan tenkes at effekten blir enda bedre om vi velger stoffer med forskjellige armlengder.
– Hvorfor er odontologer med p? dette?
– Molekylene kan kanskje ogs? brukes til ? hindre biofilm p? tenner og fyllingsmateriale i kroner og broer, for ? unng? hull i tennene, tannkj?ttbetennelse og tap av tenner, poengterer Anne Aamdal Scheie.