Hva skjuler seg her?

Blikkstille vann. I den fettaktige filmen på vannoverflaten lyser gule pollenfrø og oljeflekker. Her vrimler det av bakterier og andre mikroorganismer. Flere titalls milliarder per liter vann. Og mange tusen ulike arter. Selv om matfatet for dem er stort, blir det krig av sånt. Hver enkelt bakterie slåss for livets rett. Det gjelder å utkonkurrere naboen, og for å overleve produserer noen antibiotika.

Men de små encellede skapningene har også en utfordring med sola og UV-stråling. For å beskytte seg, danner flere av dem farge. Noen bakterier har også egen opplagsnæring med seg i form av fett. Sannsynligheten taler for at disse – som har lavere tetthet enn vann – vil holde seg i vannoverflata.

En ansamling av bakterier. Ikke alle evner å se dette som interessant. Langt mindre betrakte det som en gullgruve. Det må nesten en forsker til. Da Norges forskningsråd gikk ut i 2003 med penger til «bioprospektering», eller forenklet sagt «jakt på nyttige stoffer i naturen som kan industrialiseres», var en forskergruppe ved SINTEF og NTNU raskt ute og posisjonerte seg: De ønsket å undersøke både den tynne hinna på havoverflaten og ta prøver fra bunnen. For å lete etter antibiotika, fargestoff, og flerumettede fettsyrer.

PATENTERING AV NATUR •

Nyttige stoffer i naturen? Det måtte et sveitsisk par til for å lære oss at man kan finne gull i gråstein og at bitte små prøver fra jord eller hav kan ende opp i store industrialiserte prosesser.

På ferietur 3. september 1969 stanset paret på Hardangervidda for å knipse bilder av den vakre naturen. Mannen, som jobbet i et farmasiselskap i hjemlandet, ble nysgjerrig og tok med seg en håndfull jord i en pose. Tre år etter ble det konstatert at et sterkt immunhemmende stoff kunne produseres av en bitte liten sopp fra jordprøven. Elleve år senere var medisinen klar for markedet, og i 1997 kunne farmasiselskapet håve inn 1,2 milliarder kroner på funnet som ble gjort på ferieturen i Norge.

Senere har også tyske forskere hentet ut biologisk materiale fra korallrevene utenfor kysten av Trøndelag og tatt det med til Tyskland for nærmere undersøkelser. Internasjonalt er multinasjonale farmasiselskap beskyldt for å drive rovdrift på planter og dyr i den tredje verden.

I dag vet vi hva vi kan gå glipp av, og at vi må undersøke, analysere og skaffe oss patenter på det som måtte være av verdi. Trondheimsforskerne har konsentrert letingen etter medisiner og industriprodukter til havet. De har gode forutsetninger med 20 års erfaring i å utvikle industrielle prosesser og med effektive verktøy for screening/masseundersøkelse.

«MODIFISERT VASKEKOST» •

Det sveitsiske paret kunne skufle litt jord i en plastpose mens de sto tørrskodd på land. Verre er det å få samlet inn prøver fra en havoverflate – når prøvene skal tas fra flere steder i Norge.

Sommeren 2004 utstyrer Kjell Josefsen ved SINTEF seg med en langkost. Ytterst på enden fester han en teflonplate. Han vasser litt ut på strender, og han finner fram til et utall flytebrygger på ulike steder i landet. På det viset samler han inn prøver fra Namdalen i nord til Sunnmøre i sør. Omhyggelig senker han kosten ned i vannet og trekker den langsomt opp så det legger seg en film på platen, som blir skrapet av etterpå. Forskerne henter også opp prøver fra havbunnen. De drar ut på fjorden med dykkere utstyrt med plastposer. Med hjelp fra Geir Johnsen ved Trondheim biologiske stasjon er også en liten fjernstyrt ubåt med på jobben. Prøvene settes på is til forskerne kommer seg inn i laboratoriet i Trondheim.

Den største jobben er likevel ikke innsamlingen, men det nitide arbeidet som følger i etterkant med å analysere og identifisere forbindelsene i prøvene.

MED DET BLOTTE ØYE •

Vel tilbake i laboratoriet, med prøver i bøtter og spann, fordeler forskerne først prøvene i små skåler. Skålene inneholder en næringsrik gelé som bakteriene trives i og etter hvert danner synlige kolonier i. Etter bare et par dager titter de første opp. Andre bruker 2–3 måneder.

En av forskerne som arbeider på laboratoriet, er russiske Sergey Zotchev. Sergey er ung og velutdannet, har jobbet i USA, Tyskland, og tatt en post.doc. i Sverige. Det var her han i 1996 så stillingsannonsen til NTNU/SINTEF. De siste årene har han vært førsteamanuensis på NTNU. Han er interessert i hva som skjer i celler på biokjemisk nivå. For fem år siden var han med på å avdekke genene hos en bakterie som kan danne antibiotikumet nystatin. Patentsøknaden den gang ble grunnlaget for bedriften Biosergen AS der han er en av fire ansatte.

Nå står han igjen bøyd over vekstskålene. Enda en gang er han på jakt etter antibiotika – denne gangen fra bunnprøver i Trondheimsfjorden.

– Antibiotika er verdifulle stoffer. På 70- og 80-tallet trodde leger og medisinere at man hadde full kontroll på bakterieinfeksjoner. Den gjengse oppfatningen var da å slutte å forske på antibiotika og heller fokusere på medisin som ga bedre gevinst. En antibiotikakur varer i høyden et par uker, og nye antibiotika brukes kun når andre antibiotika ikke virker. Dermed blir markedet enda mindre. Men en slik tankegang og feilfordeling gir store konsekvenser, sier Zotchev.

Han vet hva han snakker om. I 2002 døde nesten 12 millioner mennesker i verden på grunn av infeksjonssykdommer. En stor del av dette skyldtes mangel på effektive antibiotika. Legionella, for eksempel, krever lang tids bekjempelse. Siden mange sykdomsframkallende mikroorganismer blir motstandsdyktige (resistente) etter hvert, må forskerne alltid lete etter nye stoffer.

Sergey Zotchev lar ikke hva som helst komme opp i sine skåler. Han plukker ut en bestemt type mikroorganisme/bakterie som har stor evne til å lage antibiotika. 70–80 prosent av det som gror opp av kolonier i skålene, har denne evnen. Men det holder ikke.

Stoffet må i tillegg virke mot resistente bakterier. Det må ikke finnes fra før av. Og for det tredje må stoffet ikke være giftig eller virke kreftframkallende på mennesker.

MOLEKYLVEKT 800,203 •

Så begynner det omfattende arbeidet for å finne et nytt antibiotikum mot en organisme man ønsker å knekke. Forskerne har ei lang liste foran seg av organismer som sykehusene ønsker å bekjempe. Enn å finne noe som virket mot dem!

En for en blir prøvene testet mot bestemte bakterier. Zotchev starter med å la en resistent bakterie fra sykehusmiljøet få vokse i en agarskål. Om den nye prøven fra havbunnen evner å ta livet av den resistente bakterien, vil det merkes. Plassert midt oppi «vekstfeltet», vil den danne en klar sone der bakterier ikke vil vokse.

Sergey Zotchev undersøker, tester, analyserer. Så snart et av de nye ukjente stoffene hindrer vekst av en kjent organisme, vet man at det virker. Aha! Denne organismen lager et stoff som dreper! Så følger dager med arbeid for å isolere den aktive forbindelsen, etterfulgt av avanserte analyser. Endelig! Molekylvekta er 800,203. Eksisterer det fra før? Zotchev søker i databasen som inneholder kjemiske formler og koder rundt stoffer. Finner mulige kandidater. Sammenligner.

Men etter hvert som forskerne tester nedover lista med krav, faller dessverre de fleste stoffene ut fordi de har et eller annet lite «lyte».

– Mye av det vi finner, har verden sett før, konstaterer Josefsen.

Bakterie etter bakterie må gjennom testprosedyrene, og det gjør det ikke lettere at forskerne bare kan screene etter én egenskap om gangen.

– Vi kan finne et antibiotikum mot bakterier i en operasjon, men ikke mot sopp i samme aktivitet. Måten vi dyrker bakterien på, avgjør kanskje om den produserer et antibiotikum. Under andre betingelser kan den produsere andre. Det betyr flere omganger med screening. Dette handler om den berømmelige nålen i høystakken, sier Josefsen.

DNA-BIBLIOTEK •

Professor Svein Valla på NTNU har gjennom hele arbeidsperioden i 2004 og 2005 tatt seg av en annen utfordring. Han har jobben med å ta seg av de gjenstridige bakteriene som ikke lar seg dyrke. Og de er i flertall. Bare 1–10 prosent av bakteriene er så medgjørlige at de lar seg gro i skålene til forskerne. De resterende nekter. Forskerne vet rett og slett for lite om hvordan de skal tilrettelegge betingelser for dyrking av dem.

– Da får vi ty til andre midler, smiler Valla.

I tillegg til å gå spesifikt etter spesielle grupper, plukker han «vilt» med tanke på bruk i ettertid. Det kan bli et verdifullt bibliotek. Han forsøker å isolere DNA-et og klone det inn i andre bakterier som er dyrkbare. For å få egenskapene fullstendig flyttet over, trenges det lange sekvenser.

Prøvematerialet kuttes opp i biter, og en bit av DNA-et overføres til hver bakterie. Det blir en masse kloner, og med mange nok vil store deler av DNA-et bli dekket samtidig som hver

klon har sin info.

Håpet er at noen av bitene som plukkes ut, skal ha en interessant egenskap.

KROKEN PÅ DØRA? • Totalt har forskerne analysert mer enn ti tusen ekstrakter fra bakterier som muligens kan produsere antibiotika. I underkant av halvparten viste seg å være positive, men de fleste av disse har falt fra underveis. Nå har forskerne kommet ned på 33 aktuelle ekstrakter mot sopp og 100 mot bakterier. Dette er grovjobben. Mange analyser og mye arbeid gjenstår før man eventuelt sitter igjen med et eller flere nye produkter. Antikreftstoffer må glemmes ut fra økonomien. Leting etter fett er også kuttet ut.

HAR DE LYKTES? •

– Absolutt, sier Kjell Josefsen ved SINTEF. – Både innenfor antibiotika og fargestoffer har vi gjort funn som er kommersielt interessante.

Men forskerne sliter med hvordan de skal følge opp gullgruven de sitter på. Om et halvt år settes det sluttstrek for prosjektet. De har foreløpig ingen annen finansiering og har vansker med å se andre muligheter. Leddet mellom forskning og industri er vanskelig. Industrien ønsker ikke å ta tak i «muligheter». De vil at saken skal følges mye lengre fram.

– Vi startet på scratch. Ingen kan makte i løpet av tre år å samle inn en diger databank, dyrke opp prøver og så gjennomanalysere og screene alt materialet, sier Svein Valla. Han mener at arbeidet er så komplekst og omfattende at selv med et minimum av aktiviteter ville de bare ha vært halvveis.

– Vi kunne ha screenet atskillig mer. Og søkt etter mange flere aspekter. Er man heldig, finner man noe som er milliardbutikk. Dette er «risky business», men man må ta sjanser. Oppdagelsen av penicillinet kom heller ikke rekende på ei fjøl, sier Valla.

Nå må forskerne legge hodene i bløt. Prosjektene må finne sitt eget liv under andre former. Har de klart å komme hit, må det også finnes en vei videre. De gir ikke opp med det første.

Av Åse Dragland