Aggressive bakterier kan fældes med dna-analyse

Sygdomsfremkaldende bakterier har tilpasset sig genetisk til livet i lungerne hos patienter med cystisk fibrose, så de bedre kan leve af hæmoglobinet fra røde blodlegemer. Det har Rasmus Lykke Marvig opdaget ved at kortlægge bakteriegenomer fra en periode på 38 år. En række overraskende resultater kan hjælpe lægerne, når fremtidens behandlingsmetoder skal udvikles.

Uden behandling vil de fleste patienter med cystisk fibrose dø inden for de første leveår, og selvom patienterne i dag kan leve 45 år eller mere med sygdommen pga. fremskridt indenfor både diagnostik og behandling med bl.a. antibiotika, lider de stadigt under alvorlige følgesygdomme.

Cystisk fibrose er arvelig og kendetegnet ved, at kirtelfunktionerne i flere organer forstyrres; heriblandt lungerne. Sygdommen betyder bl.a., at der i luftvejene udskilles et unormalt sejt slim, og dermed får patienterne typisk kroniske bakterielle infektioner i luftvejene. Antibiotikaresistente bakterier er et udbredt problem i behandlingen.

Materiale indsamlet over 38 år

De bakterier, hvis genomer Rasmus Lykke Marvig har kortlagt som led i sin ph.d. på DTU Systembiologi, stammer fra Rigshospitalet, og er indsamlet over 38 år. Bakteriearten hedder Pseudomonas aeruginosa, og prøverne stammer fra i alt 41 patienter.

Det unikke ved bakterieprøverne er, at en stor del af dem stammer fra den samme sejlivede bakteriestamme, som har formået at smitte fra patient til patient op gennem de seneste 38 år. Dermed giver kortlægningen af genomerne et evolutionært billede, der med bakteriernes korte livscyklus svarer til, at man havde kortlagt det humane genoms evolution fra den gang, mennesket skilte sig ud fra de store menneskeaber til i dag.

”Et af de overraskende resultater af min kortlægning er bl.a., at det har vist sig at bakterierne har tilpasset sig livet i patienternes lunger ved at ændre deres arvemasse, så de bedre kan leve af hæmoglobinet fra vores røde blodlegemer. Faktisk til en grad hvor de er blevet helt afhængige af det. Derudover har de også tilpasset sig brugen af antibiotika ved at udvikle det vi kalder antibiotikaresistens. Og resistente bakterier er et enormt problem når der skal behandles,” forklarer postdoc Rasmus Lykke Marvig, der i januar 2014 forsvarede sin ph.d. på DTU Systembiologi.

DNA-sekventering i rivende udvikling

Den viden, der er kommet ud af projektet, er derfor også uundværlig når lægerne skal udvikle fremtidens behandlingsmetoder, og en målrettet indsats på at udsulte de hæmoglobin-glade bakterier er en åbenlys mulighed.
Når det overhovedet er muligt at lave en fuld kortlægning af arvematerialet fra godt 500 bakteriegenomer skyldes det, at teknologien har undergået en rivende udvikling de sidste år:

”Det kostede 3 milliarder dollars og tog hen mod 10 år at kortlægge det første humane genom, som blev publiceret i år 2000. I 2014 forventes det, at det samme kan gøres for 1000 dollars og klares på en uges tid. Det er ret vildt, og har åbnet op for en masse muligheder,” uddyber Rasmus Lykke Marvig.

Resultaterne fra ph.d.-projektet arbejder Rasmus derfor videre med i sin postdoc, hvor han er ansat af Rigshospitalet, men arbejder videre med sin gamle forskningsgruppe i laboratorierne på DTU Biosustain. Og arbejdet har store perspektiver. Det kan f.eks. resultere i en mere målrettet antibiotikabehandling i stedet for den voldsommere bredspektrede behandling, som bruges i dag. Dette kan bl.a. gøres ved at udvikle tests for specifikke genetiske markører i de sygdomsfremkaldende bakterier. 

”Det er ikke utænkeligt, at vi allerede indenfor to år vil kunne tage nogle af disse teknikker i brug,” siger Rasmus Lykke Marvig.