Vil manipulere bakteriene til ikke å gjøre oss syke

Noen av streptokokkene er ufarlige, mens andre kan føre til sykdom, ofte alvorlig sykdom. I sitt doktorgradsprosjekt har stipendiat Roger Junges oppdaget vesentlige kommunikasjonsegenskaper ved streptokokkbakterien som er den viktigste årsaken til lungebetennelse: Streptococcus pneumoniae. Den kan også lede til andre alvorlige infeksjoner, som hjernehinnebetennelse og blodforgiftning, og anslås å ta livet av over én million mennesker hvert eneste år, der de fleste er barn under fem.

Junges har sammen med sine kolleger ved Institutt for oral biologi lykkes i å identifisere et nytt kommunikasjonssystem som bakteriearten bruker for å innkapsle seg, som beskyttelse. Gjennom å kommunisere seg i mellom, produserer S. pneumoniae kapsler som de omgir seg med som en form for pansring, i sin ultimate streben etter å overleve.

If you can’t beat them, join them

Forskerne tror at ved å kjenne til strategien bakterien bruker for å beskytte seg, vil de etter hvert kunne påvirke beskyttelsesstrategien i motsatt retning, og forhåpentligvis utmanøvrere bakterien på sikt. I stedet for å finne strategier for å trenge gjennom panseret, bruker de altså en mer «diplomatisk» innfallsvinkel i å prøve å påvirke gjennom kommunikasjon.

– Hvis vi klarer å komme til bunns i hvordan bakteriene snakker sammen, og hva de oppnår ved å kommunisere som de gjør, så gir det oss gode utgangspunkt for å kunne utvikle metoder som hindrer smittsomme sykdommer som lungebetennelse, eller spredning av antibiotikaresistens, forteller Junges.

Antibiotikaresistens resultat av kommunikasjon

Bakteriene kommuniserer ofte gjennom at de former seg til en biofilm, også kjent som «plakk». De kan også kommunisere gjennom å utveksle gener, noe som nettopp spiller en viktig rolle i hvordan antibiotikaresistens har utviklet seg til å bli en alvorlig trussel for folkehelsa: Bakteriene tar opp i seg, og blir på den måten smittet av, resistente gener fra andre bakterier.  

I sitt doktorgradsprosjekt har Junges påvist hittil ukjente faktorer i hvordan tre arter av streptokokk-bakterien regulerer sine framgangsmåter for å ta opp DNA fra omgivelsene. I tillegg til S. pneumoniae, gjelder det også Streptococcus mitis og Streptococcus mutans - alle bakteriearter vi finner mye av i munnhulen og de øvre luftveiene.

– Det vi har funnet, setter oss bedre i stand til å kunne gripe inn i bakterienes kommunikasjonssystemer og dermed påvirke dem til å oppføre seg annerledes. S. mutans er for eksempel en bakterieart som er svært vesentlig i utviklingen av karies, eller hull i tennene. Potensielt kan funnene våre dermed videreutvikles til å motvirke denne sykdommen, forklarer Junges, som selv er tannlege.

Det er fortsatt et stykke igjen til forskerne kan gå inn i den pågående bakteriekommunikasjonen og kontrollere den slik at smitte av resistente bakterier og de sykdommer kan stanse. – Vi har likevel kommet et godt steg videre, mener Junges. – Og det gjør det enda mer motiverende å fortsette forskningen på dette feltet, understreker stipendiaten, som har publisert fem vitenskapelige artikler på feltet gjennom sitt doktorgradsløp.

løpet av sine år som doktorgradsstipendiat har Junges også hentet hjem flere internasjonale priser fra International Association for Dental Research (IADR) for sin forskning: NOF Hatton Award i 2014, Lion Dental Research Award i 2016, og nylig kom han tilbake fra IADR i San Francisco med Colgate Research in Prevention Travel Awards.

Junges har blitt veiledet av professor og forskergruppeleder Fernanda Petersen ved Institutt for oral biologi, Det odontologiske fakultet, i tillegg til professor Donald A. Morrison fra University of Illinois i Chicago.  Junges skal forsvare sin doktorgradfredag 23. juni.

Referanser

Donald A. Morrison, Rabia Khan, Roger Junges, Heidi A. Åmdal, Fernanda C. Petersen. Genome editing by natural genetic transformation in Streptococcus mutans. J Microbiol Methods 2015; 119:134-41.

Gabriela Salvadori*, Roger Junges*, Donald A. Morrison, Fernanda C. Petersen. Overcoming the barrier of low efficiency during natural transformation of Streptococcus mitis. Frontiers in Microbiology 2016; 01009 (7). *both authors contributed equally

Rabia Khan, Roger Junges, Heidi A. Åmdal, Tsute Chen, Donald A. Morrison, Fernanda C. Petersen. A positive feedback loop mediated by Sigma X enhances expression of the streptococcal ComR regulator and its cognate pheromone. Scientific Reports. Accepted for publication.

Roger Junges, Gabriela Salvadori, Sudhanshu Shekhar, Heidi A. Åmdal, Jimstan N. Periselneris, Tsute Chen, Jeremy S. Brown, Fernanda C. Petersen. Virulence and fitness attenuation by the Rgg/SHP cell-to-cell signaling system in Streptococcus pneumoniae. Submitted 2017.

Roger Junges, Rabia Khan, Yanina Tovpeko, Heidi A. Åmdal, Fernanda C. Petersen FC, Donald A. Morrison. Markerless genome editing in competent streptococci. Methods Mol Biol. 2017; 1537:233-247.