Nytt antibiotikum finns i vanligt ogräs
Vilda växter kan vara en skattkista av nya antibiotika för att hantera det globala problemet med antimikrobiell resistens.
Forskare i Schweiz kom med detta förslag efter att ha upptäckt en förening med en ny typ av antibiotisk aktivitet på bladet av thale cress, en vanlig ogräs.
Många av dagens antibiotika härrör från naturliga föreningar tillverkade av bakterier som lever i jord. Bakterierna producerar dem för att försvara sig mot andra mikroorganismer.
Men den nya studien - nu publicerad i tidskriften Naturmikrobiologi - föreslår att vilda växter också kan vara en rik antibiotikakälla.
De delar av växter som lever över marken är kollektivt kända som phyllosphere. Studien fokuserar på ett speciellt ”ekosystem” i phyllosfären - nämligen bladytan hos en vanlig ogräs.
Eftersom detta ekosystem saknar näringsämnen finns det ett "intensivt konkurrenspress" bland de många mikroorganismer som bor i det, säger medförfattare till studieförfattaren Julia Vorholt, professor vid Institutet för mikrobiologi vid ETH Zürich i Schweiz.
"Som ett resultat", förklarar hon, "producerar bakterier en mängd olika ämnen som gör att de kan försvara sin livsmiljö."
Antimikrobiell resistens: Ett globalt hot
Antimikrobiella medel är läkemedel som är utformade för att döda eller stoppa tillväxten av mikroorganismer såsom virus, svampar, bakterier, jäst och parasitmaskar. Antibiotika är antimikrobiella medel som är inriktade på bakterier, men termen används ofta omväxlande med antimikrobiella medel.
Antimikrobiell resistens utvecklas när mikroorganismer förändras som svar på antimikrobiella läkemedel och slutligen slutar att ge efter för dem. Detta gör det svårare att behandla de infektioner som de orsakar.
Vår förmåga att bota även vanliga infektioner undergrävs alltmer av den växande spridningen av nya mekanismer för antimikrobiell resistens. Detta leder till längre återhämtning från sjukdom, ökad funktionshinder och dödsfall.
Ett särskilt bekymmer är exempelvis behandling av tuberkulos (TB). Den omfattande läkemedelsresistenta formen av den infektiösa sjukdomen har nu hittats i 105 länder och är resistent mot "åtminstone" fyra huvudsakliga anti-TB-läkemedel.
Liten växt med stor potential
Prof. Vorholt och hennes kollegor undersökte mer än 200 arter av bakterier som lever på bladen av Arabidopsis thaliana, en liten vild växt med de vanliga namnen thale krasse och mus-öronkress.
Arabidopsis används i stor utsträckning som modellorganism av forskare som är intresserade av blommande växters biologi och genetik. Detta har lett till ett stort bibliotek med genetisk information som inkluderar avkodade genomer av bakterierna som koloniserar växtens bladytor.
Hittills hade ingen analyserat dessa data i syfte att upptäcka ”okarakteriserade naturprodukter” i växtens fyllosfär.
"Vi använde bioinformatiktekniker", säger professor Vorholt, "för att undersöka genkluster som kan kontrollera produktionen av ämnen och som därmed kan påverka andra bakterier."
Efter att ha kört flera tester hittade teamet 725 molekylära interaktioner mellan olika bakteriestammar. Interaktionerna var av bakterier riktade mot varandra och i vissa fall resulterade de i att förhindra deras tillväxt.
I detta skede var det dock inte klart om föreningarna som var involverade i interaktionerna var unika för denna livsmiljö eller inte. Har de också helt nya antibiotiska egenskaper?
Att hitta ämnen med tidigare okända antimikrobiella mekanismer är ett stort mål i kampen mot antimikrobiell resistens.
Antibiotika med ”aldrig tidigare skådad struktur”
Så i nästa steg av studien undersökte forskarna den kemiska sammansättningen av de ämnen som de hittade. De fokuserade på en ”särskilt produktiv” bakteriestam som kallas Brevibacillus sp. Blad182.
En analys av föreningarna och "genkluster" av stammen avslöjade ett antal föreningar med antibiotikum. En i synnerhet, som de kallade macrobrevin, hade "en aldrig tidigare skådad naturlig produktstruktur."
"Nu måste vi klargöra om makrokortin och andra nyupptäckta ämnen också är effektiva mot bakterier som orsakar sjukdom hos människor", säger studieförfattare Jörn Piel, som också är professor vid Institutet för mikrobiologi vid ETH Zürich.
Han tillägger att han och resten av teamet är glada över det faktum att det kan finnas många mer naturligt förekommande antibiotika som väntar på att hittas i den "relativt outforskade phyllosfären."
"Våra resultat bekräftar att det är värt att utvidga sökningen efter antibiotika i naturen."
Prof. Jörn Piel
