Flera nya vägar att angripa bakterier prövas

Grundläggande forskning för att hitta nya sätt att farmakologiskt angripa bakterier har i allt större utsträckning blivit ett uppdrag för universiteten, sedan läkemedelsindustrin till stor del vänt antibiotikaforskningen ryggen. Kostnaden för att ta fram ett helt nytt antibiotikum, genom alla prövningsfaser, beräknas till mellan fem och åtta miljarder kronor. De stora företagen har därför till stora delar valt att låta akademin, eller mindre läkemedelsbolag, svara för den grundläggande forskningen och de tidiga prövningsfaserna. Såväl mindre läkemedelsbolag som universitetsforskning har legat bakom de nya rön som på kort tid presenterats, och som antyder att helt nya antibiotika kan vara nära förestående. I media har upptäckten av plectasin, en variant av defensin vilka tillhör gruppen peptidantibiotika, fått stort genomslag. Upptäckten presenteras i Nature (2005;437:975-80), och bygger på ett samarbete mellan det danska läkemedelsbolaget Novozymes och amerikanska forskare vid UCLA-universitetet i Los Angeles och Georgetown University Medical Center i Washington.

Peptidantibiotika, kroppens eget försvar mot mikrober, är kända sedan omkring 25 år och produceras i bland annat hud, mun, näsa och ögon. Det finns idag en databas i Trieste i Italien som innehåller den genetiska sekvensen ? peptiderna består av endast 15-45 aminosyror ? för fler än 800 peptidantibiotika från djur och växter. 33 av dessa är humana peptidantibiotika. Det forskarna nu lyckats med är att ta fram peptidantibiotika i gruppen defensiner från en svamp, Pseudoplectania nigrella, som växer i barrskog i norra Europa. Substansen har döpts till plectasin.

I försök in vitro och i djurmodeller har plectasin visat sig effektivt mot en rad bakterier, bland annat streptokocker, enterokocker och stafylokocker. I försök med möss med lunginflammation har plestacin visat sig lika effektivt som penicillin, uppger forskarna, och det har inte funnits några tecken på toxicitet hos mössen. Substansen var dock inte lika effektiv mot gramnegativa bakterier.

Blandade reaktioner

Bland svenska forskare är uppfattningen om dessa nya rön skiftande. Professor Carl Erik Nord på avdelningen för klinisk bakteriologi vid Karolinska universitetssjukhuset och ledamot i Internationella infektionsläkarsällskapets styrelse, är tveksam till de nya rönen om plectasin.
? Peptidantibiotika har generellt sett visat sig fungera bra in vitro och på försöksdjur, men då man övergått till försök på människa har det varit besvärligare. Det gäller både syntetiskt framställda som naturligt förekommande peptidantibiotika. Eftersom substansen måste ges i höga doser då det handlar om små molekyler med kort halveringstid, har patienterna i vissa fall drabbats av biverkningar i form av bland annat allergiska reaktioner, säger Carl Erik Nord.
? Trenden just nu är snarare att man vill få fram antibiotika med så lång halveringstid som möjligt. Det finns nya antibiotika, exempelvis dalbavancin, mot grampositiva bakterier som har en halveringstid på tio dagar. Det innebär att man normalt behöver ge en dos vid bara ett enda tillfälle.
Docent Birgitta Agerberth vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska institutet, forskar själv om peptidantibiotika. Hon menar att de nya rönen är viktiga, inte minst för att man nu lyckats få fram defensiner i stora mängder från en så lågt stående organism som svamp.
? Defensiner är annars ganska svåra att framställa syntetiskt, och som med alla peptider dessutom dyra att ta fram. Forskarna bakom plectasin har också visat att verkningsgraden gäller ett brett spektrum av bakterier. Ett av problemen med peptidantibiotika generellt är att de lätt bryts ner i mag-tarmkanalen, även om just defensiner är förhållandevis stabila, säger Birgitta Agerberth.

Genuttryck ?på beställning?

Hennes egen forskning bygger på att utnyttja och förstärka kroppens naturliga försvarssystem mot bakterier, genom att få kroppsegna peptidantibiotika att uttryckas ?på beställning? i vävnaden.
? Vi har kunnat visa i djurmodeller att man genom att tillföra smörsyra till djur med dysenteri kan få cathelicidin, en annan familj av peptidantibiotika, att åter uttryckas. Det är peptider som annars nedregleras vid den typen av infektioner.
? Jag tror själv att den behandlingsprincip som är mest framgångsrik för invärtes infektioner är att försöka förstärka vårt eget försvar ?på plats?. Tillförsel av peptidantibiotika utifrån är förmodligen lämpligare för behandling av utvärtes sår och liknande. Sådana försök pågår just nu vid bland annat Karolinska universitetssjukhuset, säger Birgitta Agerbeth.

Blockering av injektionsförmåga

Idag är genomet kartlagt för omkring etthundra bakterier. Men kunskapen om genomet har inte lett till några stora genombrott då det handlar om att farmakologiskt angripa bakteriernas toxicitet.
? För fyra-fem år sedan hade läkemedelsindustrin stora förhoppningar om att kunskapen om bakteriernas gener skulle kunna leda till något nytt och effektivt läkemedel. Det visade sig att det inte var så enkelt, inte ens när det gäller magsårsbakterien Helicobacter pylori vars genetiska uppsättning varit känd ganska länge, säger Carl Erik Nord.

Helicobacter pylori tillhör dock de bakterier som det forskas mycket om just nu. Inte minst är cancerforskarna intresserade av bakterien eftersom infektioner i magsäckens slemhinna tros ligga bakom omkring 70 procent av alla fall av magsäckscancer. Den förmodas också ha en roll vid körtelcancer i matstrupen, men då som en skyddande mekanism.

Det finns en speciell gen, kallad cagPai, som kodar för den ?injektionsspruta? på bakteriens yta som Helicobacter pylori använder för att spruta in proteiner i magsäckens slemhinna. Proteinerna stimulerar i sin tur slemhinnan att producera cytokiner som förstärker inflammationen. Det är en gensekvens som bland annat forskargrupper vid Karolinska institutet intresserar sig för, men huruvida cagPai kan bli en måltavla för framtida läkemedel är osäkert.

Virulensblockerare

Bakteriers ?injektionsspruta? på cellmembranet är också föremålet för företaget Innate Pharmaceuticals intresse (se även LMV 7-8/04). Modellbakterie i företagets forskning, som bedrivs i samarbete med forskare vid Umeå universitet, är Yersinia, en gramnegativ bakterie som kan orsaka pestsjukdomar hos människa. Principen är att bara försöka blockera bakteriens injektionsförmåga, och på så vis behålla bakteriefloran i mag-tarmkanalen intakt.

Hans Wolf-Watz är professor i cell- och molekylärbiologi vid Umeå universitet, och han sitter dessutom med i det vetenskapliga rådet för Innate Pharmaceuticals. En stor del av hans forskning har varit inriktad på att hitta substanser, virulensblockerare, som kan blockera injektionssprutan på bakterien. Han uppger att de nu har sådana substanser, varav åtminstone en betecknas som generell på så vis att den utöver Yersinia även blockerar de gramnegativa bakterierna Pseudomonas och Salmonella.

? Principen och de basala mekanismerna liknar dem för cagPai i magsårsbakterien Helicobacter pylori. I djurförsök har vi visat att åtminstone en av våra testade substanser ger en virulensblockering, men vi förstår ännu inte helt de mekanismer som ligger bakom blockeringen, säger Hans Wolf?Watz.

? Visar det sig att våra substanser inte är toxiska, vilket annars är ett stort problem vid läkemedelsutveckling, så är förutsättningarna goda för att testa dem på människa. Jag är övertygad om att vi inom åtminstone tio år har hittat ett sätt för antibakteriell behandling som bygger på dessa principer.

Omvänt angreppssätt

Ett alternativt angreppssätt mot bakterier är att blockera bakteriens möjlighet att ?försvara sig mot sig själv?. Det toxin som inte exporteras ut från bakterien måste tas om hand av bakterien, annars riskerar den att förgöra sig själv. Forskare vid det tyska läkemedelsföretaget Bayer HealthCare har nu, i samarbete med forskare på universitetet i Bonn, lyckats hitta en antibiotikakandidat som hämmar bakteriens skydd mot sig själv. Studien presenteras i oktobernumret av tidskriften Nature Medicine.

Den substans forskarna arbetar med är en molekyl kallad acyldepsipeptid. I såväl in vitro-försök som i djurmodeller har man med peptiden lyckats blockera ett enzym, kallat ClpP. ClpP har en viktig roll för nedbrytningen av proteiner i bakterien och därmed även för bakteriens överlevnad.

I motsats till hur antibiotika normalt verkar, då bakteriens cellulära funktioner ska hämmas, så blev effekten av att blockera enzymet ClpP en överaktivering av vissa proteiner. Det ledde i nästa steg till att celldelningen hämmades och till att bakterien dog. Det gällde även stammar som är resistenta mot antibiotika som idag används kliniskt. Resultaten ger prov på att det finns fler sätt att angripa bakterier på än vad man tidigare trott.

Professor Carl Erik Nord på Karolinska universitetssjukhuset betecknar dessa nya resultat som mycket intressanta, och han uppger att flera studier planeras där man bland annat ska försöka blockera mekanismer i bakterien som gör den resistent mot antibiotika. Men han pekar samtidigt på problemet med att de stora läkemedelsföretagen idag inte visar något större intresse för att vidareutveckla medel mot resistenta bakteriestammar.

? Det hänger idag på forskarna som arbetar inom akademin om nya behandlingsstrategier ska identifieras. Läkemedel mot infektioner innebär en allt för kort behandlingstid, en allt för stor risk för resistensproblem och dessutom en allt för kort patenttid för att det ska vara intressant för de stora läkemedelsbolagen.

? Akademin och industrin måste inom antibiotikaforskningen generellt sett få till stånd ett bättre samarbete. Akademin bör ta ett större ansvar för att identifiera möjliga angreppsmål, och läkemedelsbolagen för att hitta substanser som är aktiva mot dessa mål. Det finns egentligen bara ett företag som på senare tid lyckats gå hela vägen från grundforskning till ett klinisk användbart antibiotikum; det amerikanska Cubist Pharmaceuticals som för några år sedan kom med läkemedlet Daptomycin, säger Carl Erik Nord.

Peter Örn