Siden sidst: Nyt antibiotikum fra sortbæger?

Publiceret Oktober 2005

I denne omgangs Siden Sidst har vi valgt at vise et eksempel på den forskning, der foregår i den danske bioteknologiske industri. Vi beskriver derfor nedenfor hvorledes forskere fra Novozymes i samarbejde med Statens Serum Institut har isoleret og karakteriseret et peptid, der muligvis kan udvikles til et nyt anvendeligt antibiotikum.

Plectasin is a peptide antibiotic with therapeutic potential from a saprophytic fungus

Nature 437: 975-980 (2005)
PH Mygind, RL Fischer, KM Schnorr, MT Hansen, CP Sönksen, S Ludvigsen, D Raventós, S Buskov, B Christensen, L De Maria, O Taboureau, D Yaver, SG Elvig-Jørgensen, MV Sørensen, BE Christensen, S Kjærulff, N Frimodt-Moller, RI Lehrer, M Zasloff, H-H Kristensen. Novozymes; Novo Nordisk; Statens Serum Institut; UCLA, USA; Georgetown University Medical Center, USA.

”Forskere fra Novozymes har fundet et middel mod multiresistente bakterier, som truer folkesundheden verden over. Det antibiotiske stof med navnet plectasin ventes at kunne kurere ellers uhelbredelige lungebetændelser, blodforgiftninger og meningitis”. Således kunne man læse i danske aviser i midten af oktober. Nyheden bag disse linier drejer sig om publikationen af en artikel i Nature, der beskriver plectasin, et peptid med antibiotisk aktivitet. Nu gik man måske og troede at Novozymes primært udvikler enzymer, så hvordan kan det være at de pludseligt begynder at forske i nye antibiotika? Historien starter med den lille svamp sortbæger, der blandt andet kan findes i de danske skove.

Forskere fra Novozymes benytter regelmæssigt en cDNA baseret screeningsmetode til at studere sekretoriske proteiner fra forskellige svampe, primært med det formål at isolere nye interessante enzymer. Og i anvendelsen af dette screen på sortbæger, der blandt andet kan findes i Tisvilde Hegn, fandt de en DNA sekvens kodende for et pre-pro-protein (altså et protein med både signal- og pro-peptid), der havde høj similaritet til kendte proteiner af klassen defensiner. De havde dermed identificeret og isoleret det første kendte defensin fra en svamp.

Defensiner er små peptider, der på grund af tilstedeværelsen af 3-4 disulfidbroer, kan stabilisere en kompakt tre-dimensionel struktur. I hvirveldyr, som for eksempel os selv, findes defensiner som en del af immunforsvaret. Defensiner har blandt andet antibakteriel aktivitet, som kan udnyttes af immunforsvaret til at forhindre infektioner. Ydermere kan nogle vira også slås ihjel af mammale defensiner, og visse defensiner har blandt andet aktivitet mod HIV-1. Omend mekanismen for defensiners biologiske funktion endnu ikke er fuldstændigt klarlagt, tyder meget på at disse små, positivt ladede peptider interagerer med og ødelægger den mikrobielle cellemembran.

Også i planter og hvirvelløse dyr findes der defensiner. Disse defensiner ligner i nogen grad defensiner fra mennesker omend både disulfidmønstret og den tre-dimensionelle struktur afviger noget mellem hvirveldyr og de hvirvelløse. Defensinet plectasin, som forskerne fra Novozymes isolerede fra sortbæger, udviser en høj grad af identitet, både i primær, sekundær og tertiær struktur med disse defensiner fra hvirvelløse dyr. Ydermere, og dette er vigtigt for eventuelle bioteknologiske anvendelser, kan plectasin i modtsætning til andre kendte defensiner udtrykkes rekombinant i store mængder. Forskere fra Novozymes gav sig derfor i samarbejde med Statens Serum Institut til at undersøge plectasins egenskaber.

I artiklen viser forskerne, at plectasin udviser en potent antimikrobiel aktivitet overfor en lang række Gram-positive bakterier herunder både streptokokker og stafylokokker. Aktiviteten er på et niveau, der kan måle sig med eksisterende antibiotika som vancomycin og penicillin. Blandt deres vigtige observationer er, at plectasin er aktiv overfor en række kliniske isolater af bakterier, herunder stammer der er resistente mod eksisterende antibiotika som penicillin, erythromycin, methicillin og vancomycin. Ydermere ser plectasin ikke ud til at have cytotoksiske effekter i mammale cellelinier eller i levende mus. Endeligt viser forskerne, at plectasin udviser aktivitet mod pneumokokker i mussemodeller for henholdsvis bughindebetændelse og lungebetændelse.

Forskerne har dermed vist, at plectasin har en lang række egenskaber, der gør den til en god kandidat for udvikling af et nyt antibiotikum. Så med baggrund i et patent på plectasin, som forskerne udtog kort tid efter deres opdagelse af plectasin for ca. 4 år siden, kan vi kan håbe, at avisernes forudsigelser holder stik således at vi om ca. 10 år måske kan få et skud plectasin hos lægen.

Andre artikler

Long-range protein electron transfer observed at the single-molecule level: In situ mapping of redox-gated tunneling resonance

PNAS 102: 16203-16208 (2005)
Q Chi, O Farver, J Ulstrup. Danmarks Tekniske Universitet; Danmarks Farmaceutiske Universitet.

Pollen development and fertilization in Arabidopsis is dependent on the MALE GAMETOGENESIS IMPAIRED ANTHERS gene encoding a Type V P-type ATPase

Genes & Dev 19: 2757 - 2769 (2005)
MK Jakobsen, LR Poulsen, A Schulz, P Fleurat-Lessard, A Møller, S Husted, M Schiøtt, A Amtmann, MG Palmgren. KVL; CNRS-Poitiers, France; University of Glasgow, UK.