100 år med antibiotika – The Transcriptome

Kort om antibiotika

De flesta av oss har någon gång behövt ta antibiotika för att bli av med någon bakteriell infektion. Antibiotika fungerar genom att döda bakterier eller förhindra att de sprider sig. Det finns många olika typer av antibiotika, och de fungerar genom olika mekanismer. Det finns antibiotika som riktar sig till cellväggssyntes, proteinsyntes, DNA -replikation och nukleinsyrasyntes [1]. Om du är mycket intresserad, här är en fin bild som anger vilka antibiotika som riktar sig till vad. Det visar också några vanliga antibiotikaresistensmekanismer för några av antibiotika, men mer om det senare.

Antibiotikans Historia

Det första antibiotikumet syntetiserades 1910, och kallades salvarsan [12]. Och jag slår vad om att vi alla har hört historien om Alexander Flemings misslyckade experiment som ledde till upptäckten av penicillin. Fleming återvände från en semester och hittade en mögel som växte på en oavsiktligt förorenad stafylokockodlingsplatta. Han märkte att mögeln förhindrade tillväxten av stafylokocker. Penicillin gavs till soldater under andra världskriget och började massproduceras vilket minskade dödligheten under kriget. På drygt 100 år har antibiotika drastiskt förändrat modern medicin och förlängt den genomsnittliga mänskliga livslängden med 23 år [12]. Är det inte bara fantastiskt?

Upptäckten av penicillin 1928 startade guldåldern för upptäckande av naturproduktantibiotika som nådde sin topp i mitten av 1950-talet. Sedan dess har det skett en gradvis nedgång i upptäckten av antibiotika. [12]

Användning av antibiotika i vårt iGEM -projekt

I iGEM-teamet Chalmers-Göteborg använder vi antibiotika i projektet för urval när vi odlar E.coli. Vi gör detta för att bara odla vissa bakterier som innehåller våra önskade cirkulära gener, kallade plasmider. Plasmiderna innehåller gener av intresse samt brunnar som ytterligare gener för antibiotikaresistens. Generna för antibiotikaresistens kodar för proteiner som gör att bakterierna kan leva i omgivningen med det specifika antibiotikumet. Vi sätter sedan in plasmiderna i e.coli -celler och odlar dem på tillväxtplattor och i media som innehåller antibiotikumet. Då kan bara bakterier som innehåller plasmiden överleva och bakterierna som saknar plasmiden dör.

När du arbetar med antibiotika vill du vara försiktig och se till att hantera det på rätt sätt. Du vill inte att antibiotika, de antibiotikaresistenta generna eller organismerna ska fly från labbet. Många antibiotika kan till och med erövra autoklaven.

Antibiotika resistans

Ett ökande problem i dagens samhälle är antibiotikaresistenta bakterier. Världshälsoorganisationen säger att antibiotikaresistens är ett av de största hoten mot global hälsa, livsmedelssäkerhet och utveckling idag. Ett växande antal infektioner som lunginflammation, tuberkulos, gonorré och salmonellos blir svårare att behandla eftersom antibiotika som används för att behandla dem blir mindre effektiva. [2]

Antibiotikaresistens förekommer naturligt, men missbruk av antibiotika hos människor och djur påskyndar processen [2]. Överanvändning av antibiotika i boskapsproduktionen är en viktig bidragande faktor.

Livestock Production — *[9]: Creative commons.*

Tillsammans med överanvändning och bristande infektionsrutiner på sjukhus har bakterier utvecklats och utvecklat resistens. Vissa bakterier förändrar deras permeabilitet för antibiotika. Vissa typer av läkemedel kan bara komma in i cellen genom poriner, som är kanaler som finns i det yttre cellmembranet [1]. Bakterier med färre poriner har en bättre chans att överleva, vilket leder till en minskning av antalet porinkanaler och minskad inträde av läkemedel och därmed resistens mot dessa klasser av antibiotika. Ett annat exempel på antibiotikaresistens är en liten modifiering av målmolekylen som läkemedlet binder till. Detta kan hända på grund av spontana mutationer och kan ha stor inverkan på resistens eftersom läkemedelsmålbindning är mycket specifik [1]. Bakterier kan också byta genetiskt innehåll med varandra och överföra sin läkemedelsresistens till varandra genom en process som kallas konjugering. 2019 iGEM -teamet CSU Fort Collins har gjort en fin schematisk bild av hur antibiotikaresistens kan uppstå. Genom denna process kan vissa mikroorganismer bli resistenta mot flera antibiotika, så kallade multiresistenta.

Det finns mer medvetenhet om antibiotikaresistens och problemen kring det och reglerna förändras. Även om det finns mycket mer arbete att göra om vi vill bromsa motståndsprocessen. Från och med 2018 hade antimikrobiellt motstånd orsakat 700 000 dödsfall per år. Det förutses att år 2050 kommer 10 miljoner dödsfall per år att orsakas av antimikrobiellt resistenta besläktade infektioner [13]. För att ge ett perspektiv som överstiger antalet människor som årligen dör av cancer [10].

Framtiden

Det görs tyvärr inga stora investeringar i antibiotika från stora läkemedelsföretag. Detta eftersom det är en engångsbehandling och användningen av antibiotika blir mer reglerad. Ett nytt läkemedel måste förvaras för fall som behöver det där multiresistenta organismer är orsaken bakom det, vilket innebär en dålig vinst för de stora företagen. WHO: s generaldirektör uppmanade till och med läkemedelsföretag att göra mer [11]. “Aldrig har hotet om antimikrobiellt motstånd varit mer omedelbart och behovet av lösningar mer angeläget”, säger Dr Tedros Adhanom Ghebreyesus. “Många initiativ pågår för att minska motståndet, men vi behöver också länder och läkemedelsindustrin för att öka och bidra med hållbar finansiering och innovativa nya läkemedel.” Det finns dock många forskningsinstitut och mindre företag som försöker bekämpa antibiotikaresistenta. Framtiden för upptäckt av antibiotika kan vara lite ljusare än vi tror om vi räknar med ny teknik som genombrytning av genom och redigering som kan driva forskningen framåt [12]. Det finns några nyupptäckta läkemedel, till exempel teixobaktin, som dödar patogener utan detekterbart motstånd [14].

Tack för att du läste detta! Kanske är det du som kommer att upptäcka nästa klass av antibiotika och rädda oss alla?