Beskidte kloakrotter under hospitaler giver ny viden om antibiotikaresistens

Svarene på, hvorfor bakterier udvikler resistens over for bestemte typer antibiotika, skal formentlig findes under de danske hospitaler, langt væk fra den desinficerende håndsprit og de klinisk rene operationsstuer.

Derfor har danske forskere i disse kloakker hentet rotter, der hver dag bliver bombarderet med en usædvanlig cocktail af medicinrester og bakterier. Det gør deres tarme til en slags supergenetisk udklækningsanstalt for de plasmider, der overfører antibiotikaresistens, og håbet er, at ny viden om plasmiderne kan føre til nye behandlinger, hvor antibiotikaresistens f.eks. kan stoppes ved at ramme plasmiderne i stedet for bakterier.

»Vi vidste, der var meget høje koncentrationer af medicinrester i spildevandet under københavnske hospitaler, så for vores projekt var det et perfekt sted at skyde rotter,« siger den danske ph.d.-studerende Tue Sparholt Jørgensen fra Biologisk Institut på Københavns Universitet, der sammen med professorer fra universiteterne i København og Aarhus står i spidsen for projektet, der har fået støtte fra Lundbeckfonden.

I rotternes tarme sker der en hastig overførsel af plasmider mellem bakterier, fordi de konstant forsøger at tilpasse sig det skiftende miljø med nye stoffer. At koble antibio­tika­resistenskodende gener på sig er nemlig den måde, hvorpå bakterierne forsøger at beskytte sig mod antibiotikarester i kloakkerne.

Gener som legoklodser

Overførslen af antibiotikaresistente gener sker typisk ved brug af mindre plasmider, der er små cirkulære stykker dna, der kan koble gener på, som var det legoklodser. Plasmider er en slags værktøjskasse for bakterier, der kan samle gener op og smide andre ud. Derfor bruges de også hyppigt i biotekindustrien til at sætte gener ind i bakterier i stedet for at gøre det ved at koble dem til vira og lade dem trænge ind i cellerne.

Når overførslen af gener sker i rotternes tarmsystem, sker det typisk ved, at der bliver skabt en kanal mellem to bakterier i en proces, der kaldes konjugation. Plasmiderne bærer – i modsætning til kromosomer – kun på ikke-essentielle gener, men plasmiderne bærer til gengæld på alle gener, der gør dem i stand til at lave kopier af sig selv og kan bære dem fra en bakterie til en anden. Det kan f.eks. være små plasmider som de såkaldte R-plasmider, som har særlige egenskaber, som f.eks. antibiotikaresistens, og de kan hoppe med ind i den overførsel, der sker mellem bakterierne i en proces, der kaldes mobilisering.

De danske forskere har arbejdet på projektet de sidste to år og har brugt de nyeste såkaldte næstegenerations-gensekventeringsteknikker (NGS) på Biologisk Institut til at kortlægge de mange plasmider. Før sekventeringen har de adskilt plasmiderne fra resten af generne ved at bruge enzymet exonuklease, der nedbryder alt linært dna, og det var brugbart, da plasmider kun består af cirkulært dna.

»De første resultater fra rotternes tarmsystem viser overraskende hundredvis af ukendte plasmider,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Tretten rotter fra øde ø

Indtil videre har Tue Sparholt Jørgensen kun analyseret plasmider fra en rotte skudt af Københavns Kommunes skadedyrsbekæmpere under et københavnsk hospital, men mængderne af rotter er steget voldsomt i hans laboratorium, og nu har han 11 rotter fra kloakkerne under to københavnske hospitaler og 13 fra fuldstændig øde øer blandt Falk­landsøerne.

Tue Sparholt Jørgensen kom nemlig i kontakt med amerikanske forskere fra Wyoming, der tilbød at tage tarmprøver fra rotter under en ekspedition. Prøverne vil den danske forsker bruge til at sammenligne med de danske.

»Ved at sammenligne med rotter fra et miljø, der ikke har været påvirket af mennesker i hundredvis af år, kan vi danne os et billede af den menneskelige påvirkning på plasmiderne, og jeg forventer at finde færre og anderledes typer plasmider,« siger Tue Sparholt Jørgensen.

Næste fase i projektet bliver at undersøge de enkelte plasmider og afgøre, hvilke der kan optage gener. Den viden kan f.eks. vise sig brugbar til at kurere sygdomme, hvor man kan målrette behandlingen mod plasmidet i stedet for sygdomsgenet.