Antibiotikaresistente bakterier er en trussel mot menneskers liv – likevel går utviklingen av nye medisiner mot bakterielle infeksjoner sakte. Kanskje en gruppe påviste legemidler som har vært brukt mot kreft i flere tiår kan være en del av løsningen. Forskere ved Linköpings universitet, som nå utvikler en ny klasse antibiotika, håper det.
Det er mange medikamenter og medikamentkandidater som er svært effektive til å drepe bakterier eller tumorceller. Problemet er at de også skader pasienten. Derfor brukes de ikke i det hele tatt eller i svært liten grad. I tilfeller hvor de brukes til å behandle sykdommer som kreft, gis stoffet vanligvis direkte i blodet og spres over hele kroppen. Men forskere ved Linköpings universitet utvikler en metode for å levere sterke farmasøytiske stoffer på en tryggere måte, som de håper vil åpne for nye muligheter for å behandle ulike sykdomstilstander.
– Det er mange farmasøytiske stoffer som er veldig effektive, men som gir alvorlige bivirkninger. Jeg ønsker å pakke slike molekyler med vår metode slik at de leveres spesifikt til det stedet i kroppen hvor bakteriene eller kreftcellene befinner seg. Vi kan senke dosen og likevel ha god effekt akkurat der det trengs, sier Frank Hernandez, universitetslektor ved Institutt for fysikk, kjemi og biologi, IFM, ved Linköpings universitet.
Frank Hernandez har vært spesielt interessert i en gruppe medikamenter som har blitt brukt siden 1960-tallet kalt nukleosidanaloger. De er fortsatt førstevalget i behandlingen av flere typer kreft og virusinfeksjoner. Forskning har vist at denne typen molekyler også er gode til å drepe bakterier. Til tross for dette brukes ikke nukleosidanaloger til å behandle bakterielle infeksjoner i dag – sannsynligvis fordi disse medikamentene er assosiert med alvorlige bivirkninger og andre antibiotika er tilgjengelig for øyeblikket. Samtidig har fremveksten og spredningen av livstruende, multiresistente bakterier skapt et stort behov for nye alternativer til antibiotika som brukes i dag, og nukleosidanaloger vil kunne spille en rolle der.
I løpet av de siste ti årene har Frank Hernandez og hans kolleger gjort flere funn som banet vei for metoden de utviklet for å pakke nukleosidanaloger slik at de kan leveres sikrere. I flere studier har de undersøkt egenskapene til en type proteiner som kalles nukleaser. Nukleaser finnes i dyr så vel som bakterier, men i løpet av evolusjonen har det oppstått forskjeller mellom bakterielle nukleaser og menneskelige nukleaser, som forskere utnytter. Forskerteamet har vist at det spesifikke «fingeravtrykket» til nukleaser kan brukes til å gjenkjenne ulike bakterier.
– Med metoden vår kombinerer vi to ting: evnen til å finne en bakterieinfeksjon på en helt spesifikk måte, og effektiviteten til legemidler som har eksistert veldig lenge og ofte er velprøvde, men som så langt er levert. på en måte som skader pasienten, sier Frank Hernandez.
Alle nukleaser har én ting til felles: de fungerer som biologiske sakser, og kutter av DNAet i den genetiske massen til celler. Metoden som forskerne har utviklet, utnytter disse egenskapene til spesifikke nukleaser fra bakteriene som skal behandles. Legemidlet er pakket slik at det er inaktivt til det kommer i kontakt med riktig nuklease. Bakterienukleasen kutter av nukleosidanalogen, som deretter blir aktiv og dreper bakterier på stedet. Forskerne kaller systemet deres TOUCAN (Therapeutic OligonUCleotides Activated by Nucleases).
I den aktuelle studien, publisert i tidsskriftet Journal of Controlled Release, demonstrerer LiU-forskerne hvordan prinsippet fungerer. De bruker TOUCAN-systemet hos mus for å drepe Staphylococcus aureus-bakterier med nukleosidanalogen floxuridin, som brukes i helsevesenet for å behandle blant annet tykktarmskreft. Resultatene av studien indikerer at floxuridinet pakket og levert med TOUCAN-systemet var i stand til å behandle infeksjonen effektivt og trygt.
– Jeg tror at TOUCAN-teknologien har et stort potensial til å være et gjennombrudd i behandlingen av infeksjonssykdommer, sier Baris Borsa, første forskningsingeniør ved Linköpings universitet.
Forskerne forventer at det vil ta rundt 5–10 år før metoden er klar til å brukes mot bakterielle infeksjoner hos pasienter. De ser også muligheter for å bruke TOUCAN for å redusere bivirkningene av nukleosidanaloger ved behandling av for eksempel kreft og virusinfeksjoner.
Forskerne går nå videre for å finne ut hvordan TOUCAN håndteres av kroppen og for å undersøke om det er noen uønskede effekter på kort og lang sikt.
Forskningen er finansiert med støtte fra Knut og Alice Wallenbergs stiftelse og det svenske forskningsrådet. Noen av forskerne bak studien har patent på metoden og har stiftet et selskap for å utvikle TOUCAN for klinisk bruk.
Artikkel: Therapeutic-oligonucleotides activated by nucleases (TOUCAN): A nanocarrier system for the specific delivery of clinical nucleoside analogues, Baris Borsa, Luiza Hernandez, Tania Jiménez, Chaitanya Tellapragada, Christian Giske og Frank Hernandez, (2023), Journal of Controlled Release, (2023), Journal of Controlled Release , publisert på nett 8. august 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2023.07.057
Kilde: Linköpings universitet (LiU), Sverige
Foto: Magnus Johansson/LiU. Copyright: Linköpings universitet
