Kaksi eri E. coli -kantaa, joista vasemmanpuolinen on herkkä kaikille antibiooteille ja oikeanpuolinen on resistenssi muutamille antibiooteille. Kuva: Graham Beards / Wikimedia Commons.

Lääketieteen suuressa evolutiivisessa kilpajuoksussa bakteerit ovat taas saavuttamassa meitä.

Oletko koskaan kuullut NDM:sta? Tiedäthän, entsyymistä joka on yksi tämän vuosituhannen suurimmista tartuntatautiuhista. Entsyymistä jonka ansiosta arkiset vammat tai leikkausoperaatiot voivat muuttua vaarallisiksi.

Loisten ja isäntien evoluutio on jatkuvaa kilpavarustelua: sitä mukaan kun isäntä kehittää uusia tapoja tuhota loisiaan - esimerkiksi immuunipuolustuksen avulla - loisten on vastattava uusilla evolutiivisilla innovaatioilla. Antibioottien kehitys toimii juuri näin: sitä mukaa kun kehitämme uusia antibiootteja, bakteerimaailmasta nousee ”superpöpöjä”, jotka sietävät kehittämiämme lääkkeitä.

Antibioottien käyttö alkoi 1940-luvulla penisilliinin myötä. Penisilliini oli monikäyttöinen ja pelasti monia henkiä etenkin toisen maailmansodan taisteluissa. Ilo oli lyhytaikainen, sillä penisilliini-resistanssi oli ensimmäisen kerran havaittu vuonna 1940 – ennen kuin antibiootin teollinen valmistus oli vielä päässyt alkamaankaan. Koska penisilliini oli luonnontuote, ei ollut yllättävää, että sitä vastaan oli jo valmiina olemassa resistenssi. Suhteellisen nopeasti penisilliini-resistenssi oli niin yleistä, että antibiootin teho heikentyi.

Lääketieteen vastaus oli uusien antibioottien kehittäminen. Jälkiviisaana voi sanoa, että ongelmaksi muodostui munien laittaminen samaan koriin: monet uusista antibiooteista olivat rakenteeltaan beetalaktaameja. Jos bakteeri valmistaa entsyymiä, joka tuhoaa beetalaktaami-renkaan, bakteeri saa nopeasti resistenssin monia eri antibiootteja vastaan. Näin kävikin 1980-luvun puolivälissä, kun laajasti beetalaktaameille resistentit kannat alkoivat yleistyä (- näihin viitataan lyhenteellä ESBL, extended-spectrum beta-lactamase). Tällä hetkellä arviolta 5% suomalaisista kantaa jotain ESBL-bakteerikantaa.

Yksi ratkaisu on antaa antibiootin kanssa beetalaktamaasi-inhibiittoria, joka estää bakteeria tuhoamasta antibioottia. Estäjien teho oli kuitenkin vaillinnainen. Ja katso: seuraavaksi kehittyikin inhibiittoreita sietäviä kantoja! Evoluutiota on raadollisimmillaan: bakteeri kehittää entsyymin, joka hajottaa lääke-entsyymin, jonka tarkoitus oli tuhota bakteerin entsyymi, joka tuhoaa antibiootin, jonka tarkoitus oli tuhota bakteerin soluseinä.

Seuraava ase oli karbapeneemit, beetalaktaameihin kuuluvat antibiootit. Ensimmäiset ryhmän antibiootit tulivat tuotantoon 80-luvulla. Tuotekehitys vauhdittui, kun huomattiin, että beetalaktaameja tuhoavat bakteerientsyymit eivät pysty tuhoamaan karbapeneemeja. Karbapeneemit ovatkin usein viimeisen linjan puolustus, joita käytetään esimerkiksi sairaaloissa todettujen antibioottiresistenttien tartuntojen hoidossa.

Joten, 2000-luvulla alkoi ilmaantua karbapeneemeille resistenttejä kantoja, kuten KPC, OXA, VIM, IMP, CMY jne. Yksi huolestuttavimmista on Ruotsissa vuonna 2008 potilaalla havaittu karbapeneemeja tuhoavaa entsyymiä tuottava Klebsiella pneumoniae -bakteeri. Ruotsalaiset nimesivät entsyymin New Delhi metallo-beetalaktamaasiksi, lyhennettynä NDM:ksi, koska epäilivät, että bakteerikanta oli peräisin potilaan leikkauksesta newdelhiläisestä sairaalasta.

NDM levisi nopeasti ympäri maailman: se on nykyään läsnä jo ainakin 40 maassa. Kuten antibioottiresistenssitapauksissa yleensä NDM-geeni sijaitsee useimmiten bakteerien plasmideissa, kromosomista erillisessä perintöaineksessa, joten geeni voi siirtyä helposti lajista toiseen. Leviämisen estäminen on lähes mahdotonta ja entsyymin seuraaminen on vaikeaa, koska entsyymi ei itsessään aiheuta tautia.

Ongelmaksi NDM muuttuu vasta, jos sitä kantava bakteeri aiheuttaa taudin. Taudin hoitaminen saattaa osoittautua vaikeaksi, sillä joitain NDM-kantoja vastaan on tällä hetkellä olemassa vain yksi hyvin toimiva antibiootti. Onneksi NDM ei useinkaan aiheuta sairaalaepidemioita, toisin kuin esimerkiksi KPC toissa vuonna Puolarmetsän sairaalassa.

Lohdullista on, että karbapeneemeille resistentit bakteerikannat ovat Suomessa harvinaisia: viime vuosina niitä on löytynyt kymmenisen tapausta vuodessa. Esimerkiksi vuonna 2013 Suomesta löytyi kliinisistä näytteistä viisi kertaa NDM:ää. Nämä määrät ovat niin pieniä, että kantojen määrä terveissä ihmisissä on niin matala, ettei sitä kannata tutkia.

Emme ole myöskään täysin aseettomia antibioottiresistenssin leviämisen edessä. Palaan myöhemmissä blogikirjoituksissa erilaisiin keinoihin, miten leviämistä voidaan hillitä. Suomessa tilanteemme on kuitenkin hyvä: sekä ihmisillä että tuotantoeläimillä seurataan tiivisti resistenssien esiintymistä ja etenkin tuotantoeläimillä antibioottien käyttö on esimerkillisen matalaa.

Viime vuosina antibioottien kehitys on hidastunut ja monet pelkäävätkin, että bakteerit ovat saamassa ihmisiä kiinni evolutiivisessa kilpajuoksussa. WHO on varoittanut että uusien antibioottien puuttuessa ja antibioottiresistenssien levitessä ympäri maailman voimme jälleen päätyä tilanteeseen, että aiemmin hoidettavissa olleet infektiot voivat taas muodostua todellisiksi riskeiksi.

Tai ehkä olemme vain kulkemassa antibioottien aikakauden loppuun. Kun nyt olemme todenneet, että antibioottiresistenssi seuraa samoja evoluution lainalaisuuksia kuin muukin elämä, voisimmeko kehittää lääkkeitä, jotka ottavat tämän huomioon?  Antibiootit ovat mikrobimaailman joukkotuhoaseita: haitallisten bakteerien mukana saa mennä hyödyllisiäkin mikrobeja. Eikö olisi parempi, että tuhoamme vain rettelöitsijät pois kehoistamme?

Molemmat ovat tietenkin tyhmiä ja tarpeettomia kysymyksiä, koska itsestään selvä vastaus on jo pidemmän aikaa ollut kyllä.  Uuden sukupolven älykkäät lääkkeet ovat räätälöityjä tappamaan juuri halutut bakteerit. Mahdollisia välineitä ovat esimerkiksi bakteerien geenien toiminnan estäminen (ns. gene-silencing, eli geenin vaientaminen) tai virusten käyttäminen bakteerien tappamisessa. Kysymys on vain siinä kuinka kauan näiden kehittäminen kestää.

Kiitokset THL:n tutkija Monica Österbladille tiedoista Suomen tilanteesta.

Kommentit (11)

Pine
Liittynyt5.3.2012
Viestejä233

Tämä ongelma ei koske vain antibioottien käyttöä bakteereja vastaan. Samat ongelmat vaivaavat kaikkialla missä yritetään myrkyin torjua taudinaiheuttajia tai tuholaisia. Evoluutio ja luonto vie aina ennemmin tai myöhemmin voiton. Myrkkyjen käytöstä pitäisi päästä kokonaan eroon ja keskittyä luonnon omien torjuntakeinojen hyödyntämiseen. Näin voitaisiin päästä kestäviin ratkaisuihin, joilla olisi todennäköisesti paljon myrkkyjä vähemmän haittavaikutuksia.

 

Tässä tapauksessa se tarkoittaa ihmisen oman immuunijärjestelmän hyödyntämistä taudinaiheuttajien eliminoimisessa esimerkiksi rokottamalla. Toki se vaatii immuunijärjestelmän hyvää tuntemusta ja tehokasta rokotetutkimusta.

 

tietäjäheiveröinen
Liittynyt26.2.2015
Viestejä1

Ihminen luulee jatkuvasti puijaavansa maaemoa, mutta aina tulee seinä vastaan. Antibiooteilla parannettujen tautien tilalle tulee aina uusia. Turha puhua aina ''tulevaisuuden mullistavista'' -hoitokeinoista. Luonto palauttaa aina tasapainon.

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1109

Gram-negatiivisten bakteerien kuten Escherichia coli ulkokuori on läpäisemätön melkein kaikille nykyisille antibiooteille. Voitaisiinko se jotenkin muuttaa läpäiseväksi?

Tutkijat ovat nyt löytäneet entsyymin ja sen substraatin, joiden liittymiseen yhteen ulkokuoren läpäisemättömyys perustuu. He ovat myös löytäneet peptidin, joka estää edellä mainitun liittymisen, aiheuttaa kasvuvirheitä ja herkistää Esch. colin antibiooteille, joille se on aiemmin ollut vastustuskykyinen. (Kiinnostavia mutta vaikeita yksityiskohtia on hypitty yli).

http://www.pnas.org/content/112/7/2011.abstract

Elämän kemian tutkimus kaikkineen lienee vielä alkutekijöissään. Löytyy varmaan vielä useita uusia aseita taistelussa pahoja bakteereja vastaan.

Mutta bakteerit osaavat puolestaan keksiä vastatoimia. Esimerkiksi Bacillus subtilis on kehittänyt antibioottistressiä vastaan strategian, jossa vaeltava bakteerikollektiivi jakautuu nopeisiin edellä kulkeviin jäseniin ja hitaasti laahustaviin jäseniin, jotka muodostavat antibiootin hyökkäystä vastustavan, ilmeisesti muurina toimivan hännän. Näin antibiootin tehoa bakteeriyhdyskuntaan voidaan tuntuvasti heikentää (jos nyt ymmärsin oikein).   

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.018105

ksuomala
Liittynyt30.3.2014
Viestejä940
Pine

Tässä tapauksessa se tarkoittaa ihmisen oman immuunijärjestelmän hyödyntämistä taudinaiheuttajien eliminoimisessa esimerkiksi rokottamalla. Toki se vaatii immuunijärjestelmän hyvää tuntemusta ja tehokasta rokotetutkimusta.

Mitenkäs meinasit rokottaa umpisuolen puhkeamista vastaan esmes?

Tai jos koira puree jalkaan ja jalka tulehtuu?

Minijehova
Liittynyt10.10.2011
Viestejä480

Molemmat esimerkit vaativat puukkoa (toinen myös sahaa) jos ei ole antibiootteja. Ja silti tulehdusvaara on melkoinen operaation jälkeen.

 

Ei meitä pöpöt voita, se on aika varma asia. Meidän pitää vain palkata parempia pöpöjä omaan tiimiimme. Virustäsmäiskut kuulostaa varsin tehokkaalta ja realistiselta.

Ah, this is obviously some strange usage of the word 'safe' that I wasn't previously aware of.

Pine
Liittynyt5.3.2012
Viestejä233
ksuomala
Pine

 Tässä tapauksessa se tarkoittaa ihmisen oman immuunijärjestelmän hyödyntämistä taudinaiheuttajien eliminoimisessa esimerkiksi rokottamalla. Toki se vaatii immuunijärjestelmän hyvää tuntemusta ja tehokasta rokotetutkimusta.

 

 Mitenkäs meinasit rokottaa umpisuolen puhkeamista vastaan esmes?

Tai jos koira puree jalkaan ja jalka tulehtuu?

Ennen antibiootteja keksimistä immuunijärjestelmä hoiti nämäkin tapaukset, jos vain ehti. Se miten vakavaksi tilanne muuttuu, riippuu paljolti siitä ehtiikö immuunijärjestelmä toimia riittävän nopeasti. Jos immuunijärjestelmä on opetettu tunnistamaan oikeat taudinaiheuttajat rokottamalla, toimii se huomattavasti nopeammin ja tehokkaammin. Uskon rokotteen kehittämisen kyseisiä tapauksia vastaan olevan täysin mahdollista ja myös auttavan näissä tapauksissa.

 

Jos tetanus-rokotetta ei lasketa, niin mitään rokotetta näitä vastaan ei tänä päivänä ole, eikä varmaan koskaan tulekaan jos keskitytään vain uusien antibioottien etsimiseen. Jonakin päivänä voidaan olla tilanteessa, että näitäkään tapauksia vastaan ei ole toimivaa antibioottia. Mitä hoitomuotoa silloin itse käyttäisit? Onko rokotus silloin pois suljettu vaihtoehto?

 

taucalm
Liittynyt3.9.2009
Viestejä7047
Pine
Ennen antibiootteja keksimistä immuunijärjestelmä hoiti nämäkin tapaukset, jos vain ehti. Se miten vakavaksi tilanne muuttuu, riippuu paljolti siitä ehtiikö immuunijärjestelmä toimia riittävän nopeasti. Jos immuunijärjestelmä on opetettu tunnistamaan oikeat taudinaiheuttajat rokottamalla, toimii se huomattavasti nopeammin ja tehokkaammin. Uskon rokotteen kehittämisen kyseisiä tapauksia vastaan olevan täysin mahdollista ja myös auttavan näissä tapauksissa.
Tunnistamaan nopeammin rokottamalla? Näin toki, jos leikitään, etteivät taudinaiheuttajat muunna muotoaan ja pysyvät samoina mikä on tieteellisen tutkimuksen valossa epätosi väite.

Immuunijärjestelmä kyllä mukautuu ja sopeutuu, luultavasti paremmin ilman rokottamisia.

 

Pine
Jos tetanus-rokotetta ei lasketa, niin mitään rokotetta näitä vastaan ei tänä päivänä ole, eikä varmaan koskaan tulekaan jos keskitytään vain uusien antibioottien etsimiseen. Jonakin päivänä voidaan olla tilanteessa, että näitäkään tapauksia vastaan ei ole toimivaa antibioottia. Mitä hoitomuotoa silloin itse käyttäisit? Onko rokotus silloin pois suljettu vaihtoehto?
Olemme jo tilanteessa, jossa bakteerit ovat erittäin vastustuskykyisiä antibiooteille. Vaihtoehtoina ovat immuunijärjestelmän parantaminen, tai parempien antibioottien keksiminen, tai rokottaminen. Jotkut kaukaa viisaat vannovat immuunijärjestelmän kehittämisen nimeen.

"Everything is backwards; everything is upside down. Doctors destroy health, lawyers destroy justice, universities destroy knowledge, governments destroy freedom, the major media destroy information and religions destroy spirituality."

ilmaisin
Liittynyt2.7.2005
Viestejä1285

Yksi vaihtoehto tietysti olisi tutkia bakteriofagien eli bakteereja tartuttavien virusten hyödyntämistä. Bakteerien ja bakteriofagien kilpavarustelu on nyt jatkunut pari-kolme miljardia vuotta, eikä ole todennäköistä, että kumpikaan osapuoli pääsisi lopullisesti voitolle ainakaan ihan lähiaikoina.

Tuomas Aivelo
Liittynyt3.1.2014
Viestejä189
ksuomala

Wikipedian mukaan noissa faagi-hommissakin on riskinä se horisontaalinen geeninsiirto.

Evoluutio tulee epäilemättä vastaan missä tahansa lääkinnässä. Faagien hyvä puoli on juuri se täsmätappaminen. Antibioottien jäljiltä kuolee kaikki bakteerit, joten se antaa hyvin suuren valintaedun niille harvoille, joilla on antibioottiresistenssi. Nämä voivat sitten vauhdilla kasvaa ja voida hyvin. Faagit tappavat valikoivammin, jolloin resistenteille kannoille ei muodostu otollista vapaata tilaa kasvaa ja mellastaa.

Seuraa 

Kaiken takana on loinen

Tuomas Aivelo on ekologian ja evoluutiobiologian tutkija Zürichin yliopistossa. Hän karkaa arjestaan tutkimaan punkkeja ja metsämyyriä Alpeille, pohtimaan biologian oppimista tai ihan vain ihastelemaan loisia.

Teemat

Blogiarkisto

2015
2014