Den första upptäckten är riktad mot de bakteriella ”persister” som är ansvariga för många långvariga sjukdomar

Forskare från Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering vid Harvard University och Boston University har utvecklat en effektiv och billig metod för att behandla kroniska bakterieinfektioner, t.ex. stafylokockinfektioner och urinvägsinfektioner, och potentiellt även streptokocker och tuberkulos. Deras resultat publiceras i Nature den 12 maj.

Kroniska och återkommande infektioner orsakas vanligtvis av bakteriella ”persister” – en liten subpopulation av bakterier som klarar av att överleva en antibiotikaattack genom att i princip stänga av och ”sova” genom den, även när deras motsvarigheter, som är vakna, dödas.

Som ett resultat av detta verkar patienten till en början vara helt återställd, men under loppet av veckor eller till och med månader börjar persisterna återvända till livet, ofta starkare och mer aggressiva än någonsin tidigare, och sjukdomen är tillbaka. Bakteriell persistens är ett stort hinder för framgångsrik behandling av infektionssjukdomar. Det kan förlänga sjukdomarna över månader, leda till att infektioner sprids till njurar och andra organ och få behandlingskostnaderna att skjuta i höjden. Med tanke på dess betydande negativa inverkan har bakteriell persistens blivit ett växande forskningsområde, men hittills har ingen behandling som direkt riktar sig mot persisterande bakterier utvecklats.

Till skillnad från antibiotikaresistenta bakterier, vars förmåga att motstå läkemedelsbehandlingar bygger på genetiska skillnader, är persisterande bakterier genetiskt identiska med de andra medlemmarna i deras bakteriesamhälle. Det som skiljer dem från flocken är deras förmåga att växla till energisparläge.

Men en forskargrupp under ledning av James J. Collins, Ph.D., har nu upptäckt ett billigt och effektivt sätt att väcka dessa bakteriella sovande bakterier genom att använda socker för att stimulera dem till ett aktivt tillstånd där de är lika sårbara för antibiotika som de andra i samhället.

Collins är en central fakultetsmedlem i Wyss-institutet, professor i biomedicinsk teknik vid Boston University och en Howard Hughes Medical Institute-forskare. Kyle Allison, från Howard Hughes Medical Institute och Boston University, var förstaförfattare och Mark Brynildsen, biträdande professor vid institutionen för kemisk och biologisk ingenjörskonst vid Princeton University, var medverkande författare.

Deras tillvägagångssätt består av att tillsätta socker till antibiotikan. Sockret fungerar som en stimulans, vilket i huvudsak gör att bakteriernas normala reaktioner, t.ex. att dö när de konfronteras med ett dödligt antibiotikum, slås på igen. Allison jämför effekten av sockret med en bakteriell kopp kaffe eller en väckarklockas skrik.

Användning av denna strategi på E. coli-bakterier, som kan orsaka urinvägsinfektioner, kunde teamet eliminera 99,9 procent av de kvarvarande bakterierna inom bara två timmar, jämfört med ingen eliminering utan socker. Strategin var lika effektiv när det gällde att döda de bakterier som orsakar stafylokockinfektioner. ”Vårt mål var att förbättra effektiviteten hos befintliga antibiotika, snarare än att uppfinna nya, vilket kan vara en lång och kostsam process”, säger Allison.

Dessa upptäckter har potential att förbättra livet för ett oräkneligt antal människor som kämpar med tjatande infektioner, samtidigt som de minskar sjukvårdskostnaderna avsevärt. Men den största effekten kan i slutändan bli kännbar för människor runt om i världen som lider av tuberkulos, vilket är nästa fokus för Allison och Collins forskning.

Tbc, som är en kronisk bakterieinfektion som drabbar lungorna, orsakar fler dödsfall än någon annan infektionssjukdom. Världshälsoorganisationen rapporterar att cirka 4 700 personer dör av tuberkulos varje dag. Behandlingen tar vanligtvis fem till nio månader.