Ny metode kan bane vejen for forståelse af antimikrobielle molekyler og andre biologiske processer

Bakterier der udvikler resistens over for traditionel antibiotika såsom penicillin er et støt stigende samfundsmæssigt problem, da der kan være alvorlige infektioner, som vi får svært ved at behandle fremover. Det gælder for eksempel multiresistente streptokokker og colibakterier. En ny teknik kan bane vejen for en øget forståelse for de antimikrobielle mekanismer, der er vigtige for udviklingen af nye typer medicin, der kan nedbryde bakterier, uden at forårsage resistens i fremtiden.

Forskere ved Nano-Science Center, Kemisk Institut, Københavns Universitet har udviklet en metode, der viser hvordan antimikrobielle molekyler angriber cellemembraner over tid. Forskningen er netop blevet publiceret i tidsskriftet ACS Nano.

- Det nye i min forskning er, at jeg er i stand til at tage billeder afhvad der sker på cellemembranen, mens molekylerne angriber den. Den viden er et vigtigt bidrag til vores forståelse af, hvordan antibiotika virker og det er helt nødvendigt, når der skal udvikles ny medicin, siger Tania Lind, der er ph.d.-studerende ved Nano-Science Center, Kemisk Institut.

Teknikken er afgørende

Ved hjælp af et særligt mikroskop, et såkaldt atomart kraft mikroskop (atomic force microscope, AFM), har Tania Lind fundet ud af, at molekylerne skaber store ændringer i cellemembranens struktur.

- Instrumentet er ekstremt sensitivt og selv små vibrationer kan skabe store forstyrrelser i billederne. Jeg troede faktisk ikke, at det ville være muligt at optage billedsekvenser af mødet mellem nanopartikler og cellemembran imens opløsningen løber igennem AFM’et, men med et optimeret setup er det nu lykkedes mig, siger Tania Lind som står bag udviklingen af den nye metode.

Figur 1: Den kemiske struktur af de antimikrobielle      molekyler, der er benyttet i projektet samt AFM billeder af de forskellige      strukturer, der er blevet observeret efter interaktion med forskellige typer membraner.

Det viser sig, at måden hvorpå de antimikrobielle molekyler ændrer cellemembranen afhænger af, hvad cellemembranen er opbygget af (figur 1).

- Der er stor forskel på, hvilke mekanismer der spiller ind, alt efter hvilken type membran, jeg arbejder med. Den nye metode vil være brugbar for andre forskere både i universitetsverdenen samt i industrien, fordi vi nu kan se hvad der sker med cellemembranen, mens det sker, fortsætter Tania Lind.

Bedre viden giver bedre håndtering af resistente bakterier

Der er stor fokus på, hvordan man håndterer multiresistente bakterier som især findes på hospitaler. Her i Danmark har vi meget strenge regler mht. brugen af antibiotika, men i store dele af verden findes der et enormt overforbrug af bredspektret antibiotika.

Især i landbruget bliver der sendt uoverskuelige mængder ud i naturen, hvor det er med til at ændre bakteriernes gener og gøre dem modstandsdygtige. De antimikrobielle molekyler ødelægger selve cellemembranen, og derved kan bakterierne ikke udvikle resistens ved mutation af et specifikt protein. Derfor er disse typer molekyler et lovende alternativ til konventionel antibiotika.

- Jeg er overbevist om, at denne metode vil være relevant i mange andre sammenhænge, især hvis man er interesseret i biologiske processer, som jo foregår i et vandigt miljø. Nu kan vi se hvad der foregår, mens det foregår, og det er der potentiale i, siger Tania Lind, der er en del af Membran Protein Gruppen ved Nano-Science Center, Københavns Universitet.

Kontakt 

Ph.d.-studerende Tania Lind, mobil: +45 26730986