En helt vanlig høstforkjølelse kan fort bli en alvorlig infeksjon dersom du har svakt immunforsvar. 

Hostende og harkende mennesker på T-banen blir din største skrekk, men heldigvis er det bare å gå til legen for en resept på antibiotika.

Dessverre kan helt vanlige bakterier bli livsfarlige fordi antibiotikaresistens blir mer utbredt. Årlig dør 33.000 mennesker i Europa som følge av antibiotikaresistens, ifølge Store norske leksikon. 

Tallet er forventet å øke kraftig. Årsaken er at bakterier blir motstandsdyktige samtidig som det blir vanskeligere å finne nye typer antibiotika.

Kampen mot bakterier er på ingen måte ny. Denne krigen har pågått så lenge det har eksistert bakterier, det vil si i 3,8 milliarder år. Derfor finnes det en rekke ulike antimikrobielle stoffer i naturen.

– Hver eneste levende organisme, fra de største til de minste, har måter å forsvare seg mot bakterier på, sier professor i kjemi, Michele Cascella, ved Universitetet i Oslo.

Antimikrobielle stoffer er overalt

Stoffene Cascella snakker om kalles peptider. Det er en stor stoffgruppe som kjennetegnes ved at det er svært små proteiner. De har mange ulike funksjoner i levende vesener, og ett av dem er forsvar mot bakterier.

– Vi har også slike peptider, sier forsker Vladimir Rosenov Koynarev. 

De som produseres i vår egen kropp lages ofte der hvor infeksjonen er, og de brytes ned umiddelbart.

Vi vet ikke hvordan de virker

Hvorfor har vi ikke tatt i bruk dette før, tenker du kanskje? Da hadde jo tusenvis av liv ha vært spart.

Problemet er i hovedsak todelt: Den ene årsaken er at forskere ikke fullt ut har forstått hvordan peptidene virker. Forskerne vet at peptidene stikker hull på bakterienes overflate, men ikke nøyaktig hvordan.

Den andre årsaken er at de kan være skadelige. Noen av dem er så effektive at de også tar livet av våre egne celler, ikke bare bakterier. Det hjelper lite å bli kvitt bakterieinfeksjonen om du dør selv.

Kan skade nyrene

I dag finnes det et peptid som brukes mot antibiotikaresistente bakterier. Det virker, men det kan skade nyrene. Derfor er det legenes sistevalg og tas først i bruk når alle andre alternativer er prøvd.

– Legemiddelet colistin er faktisk et peptid, sier professor i kjemi ved Universitetet i Oslo, Reidar Lund. 

Når legene bruker det, er det fordi det ikke finnes alternativer.

I tillegg til å være skadelige i høye doser, er det flere problemer med peptidene som har gjort det vanskelig å ta dem i bruk: De er ustabile ovenfor enzymer og brytes raskt ned i kroppen.

Må gis i veldig høye doser

Det er også en viktig fordel: De blir ikke vedvarende i kroppen eller miljøet, slik som nåværende antibiotika. I dag spres antibiotika som brukes i dyrefor til mennesker når vi spiser disse dyrene. 

Rask nedbrytning bidrar til at bakterier ikke utvikler resistens mot peptidene. 

Ulempen er at de må gis ved sprøyte eller pille i veldig høy dose, noe som gjør at de også kan angripe våre celler og dermed gi alvorlige bivirkninger.

Vi må ha alternativer til antibiotika

Til tross for at peptidene kan være giftige og ustabile, har ikke forskerne gitt opp troa på disse stoffene.

Derfor har Lund og hans kolleger lenge lett etter den eksakte måten disse peptidene fungerer på. Vladimir Koynarev har jobbet med dette som en del av doktorarbeidet sitt, og har nå kommet et stort skritt videre.

– Se på disse vakre strukturene. Dette er illustrasjoner av antimikrobielle peptider,  sier Lund.

På sitt kontor ved Kjemisk institutt trekker Lund fram den ene læreboken i kjemi, etter den andre.

Feilaktige illustrasjoner i alle bøkene

Samtlige av bøkene er faglige tungvektere og utgjør grunnmuren i enhver biokjemisk utdanning verden over. 

Tegningene ser nøyaktige og flotte ut, men det største problemet er at ingen har sett dette – for det finnes ikke. 

Oppfatningen blant kjemikere har likevel vært at det må være slik, fordi det er målt at peptidene på en eller annen måte punkterer celleoverflaten. Derfor har mange trodd at de må se ut som en slags pore eller tunnel, forteller Lund.

Forskjellen på innsiden og utsiden av cellen er sentral

For å forstå hvordan peptidene fungerte, har forskerne gjort en serie målinger.

Først har de laget en slags øvelsesbakterie hvor de kan måle ionekonsentrasjonen på innsiden og utsiden av bakterien.

– Det er på en måte definisjonen av liv, sier Koynarev. 

Levende celler bruker energi til å skape en forskjell i ionekonsentrasjon mellom innsiden og utsiden, forklarer han. Dette blir brukt til å drive viktige prosesser inne i cellen.

– De aller minste cellene bruker faktisk 60 prosent av energien sin på å opprettholde denne ulikheten. Det sier noe om hvor viktig det er for cellene, men det viser også at de er sensitive for lekkasjer, legger Lund til.

For å opprettholde ulikheten har alle celler egne pumpefunksjoner som sørger for at de riktige ionene holder seg på innsiden, og andre blir kastet ut.

Peptidene måtte likne på ionepumper, eller?

Dersom peptidene skulle fungere slik som i lærebøkene, forventet forskerne at cellen skulle lekke umiddelbart, som en ballong som møtte en spiker.

Koynarev og Lund tok øvelsesbakterien og slapp peptidene løs på denne overflaten.

– Vi så at peptidene punkterte overflaten og ga transport av salter, men det skjedde saktere enn vi forventet. Dersom figurene i lærebøkene skulle være riktige, skulle dette ha skjedd veldig raskt, forklarer Lund.

Det var noe som ikke stemte.

Det var noe som ikke stemte

I tillegg til at dataene stemte dårlig med illustrasjonene i lærebøkene fikk forskerne nok et hint om at noe ikke stemte, denne gangen fra evolusjonen.

– Vi mennesker produserer et peptid som heter LL37. Vårt protein er tre ganger så stort som den tilsvarende varianten i kuer og mye mer komplekst. Likevel ser de to peptidene ut til å gjøre akkurat det samme. I strukturbiologien er det veldig rart at to så ulike strukturer oppfører seg så likt, forklarer Lund.

Ting som ikke henger på greip, er verdt å undersøke nærmere. Derfor fikk han med seg to forskere fra Hylleraas-senteret. De er eksperter på modellering og teoretisk kjemi.

Lund og Koynarev gav fra seg sine data slik at Cascella og hans gruppe kunne simulere en celle og sammenlikne med resultatene fra målingene. Da så de noe som overrasket dem.

Det er ikke hull

Cascella og Manuela Leal Nader, som tar doktorgrad ved Hylleraas-senteret, forklarer hva modellen viser:

– Peptidet legger seg på cellens overflate. Dette skaper endringer som får deler av lipidene på cellens overflate til å flippe opp-ned, forklarer Cascella.

Altså lager ikke peptidene porer slik som antatt. Når et lite område av overflaten «vrenger seg», vil litt vann og ioner lekke inn. Bakterien kan tåle at dette skjer én gang, men ikke mange ganger på rad.

– Det forklarer hvorfor vi ser at det skjer langsommere enn dersom det hadde vært et stort hull. Det er snakk om mange små lekkasjer som bakterien ikke klarer å hanskes med, sier Lund.

Forskerne er svært glade for å ha funnet ut hvordan disse stoffene faktisk virker. 

Med denne forståelsen vil det være lettere å finne eller lage nye peptider. Da kan forskerne se etter peptider som fortsetter å drepe bakterier, men som har mindre bivirkninger. Uten å gå på blindspor fordi de feilaktig antar at de lager porer.

Ingen umiddelbar løsning, men mange gode kandidater

Har vi en ny antibiotika i sikte? Ikke med det første, mener forskerne. Men fordi kjemikerne nå vet hvordan systemet fungerer, er det lettere å lete etter gode kandidater.

– Det er først nå vi kan begynne å se etter nye peptider, fordi det er nå vi vet hvordan de virker, forklarer Lund.

Målet er å finne peptider som kan skape den samme endringen på overflaten, men være mer spesifikk på hvilke celler de går etter. Dette betyr at forskerne kan se etter stoffer som går etter spesifikke typer bakterier, for eksempel.

I tillegg mener Lund at det også blir lettere å endre dem kjemisk, slik at de blir mer stabile.

– Vi håper at det blir mulig å gi peptider i form av en pille, sier Cascella.

Selv om løsningen ikke er rett rundt hjørnet, er forskerne positive: Hver eneste levende organisme har antimikrobielle stoffer – derfor kan det være mange mulige kandidater å ta av.

Referanse:

Vladimir Rosenov Koynarev, Michele Cascella og Reidar Lund mfl.: Structural pores not required: Antimicrobial peptides induce ion permeabilization of lipid membranes through transient water channels. PNAS, 2025. Doi.org/10.1073/pnas.251794412

Artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo

Universitetet i Oslo er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse sakene fra Universitetet i Oslo:

• 

  KI-skandaler: Er algoritmestyrt velferd en fattigdomsfelle?

• 

  Skipsloggbøker har formet vår forståelse av havet

• 

  En ny mikrobrikke kan revolusjonere måten vi tester nye legemidler

• 

  Etter 15 generasjoner ser forskere fremdeles effekt av miljøgifter

• 

  Nei, havstrømmen som bringer varmere vann opp langs norskekysten vil ikke stanse og gi oss kuldesjokk eller en ny istid

• 

  Kan vi få amerikanske tilstander ved norske universiteter?

Les flere saker laget av Universitetet i Oslo her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!

Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER