Substanserna görs i provrör. Olika kemikalier blandas samman för att skapa nya molekyler.
Enligt Folkhälsomyndighetens prognoser kan det ske en fördubbling av antalet anmälda fall av antibiotikaresistens om tio år i Sverige. År 2050 räknar man med fyra gånger så många eller 70 000 fall.
Enligt en studie beräknas tio miljoner människor dö årligen i hela världen vid mitten av seklet på grund av antibiotikaresistenta bakterier. Fler än i cancer.
– Kan vi inte lösa det problemet börjar all modern sjukvård att haverera. Det blir svårt att göra exempelvis transplantationer och canceroperationer. Tuberkulos skulle kunna döda väldigt många människor. En tredjedel av jordens befolkning bär på bakterien. Vi reser allt mer och multiresistenta bakterier kan spridas fort, säger Fredrik Almqvist.
Den Skelleftebördige professorn vid kemiska institutionen vid Umeå universitet forskar på metoder att bekämpa farliga bakterier.
Fredrik Almqvist arbetar med forskningsprojekt där man letar nya vägar att bota sjukdomar.
Blir mer resistens
Det bedrivs intensiv forskning runt om i världen både för att hitta nya antibiotika och att hitta alternativ till antibiotika. I Umeå finns det flera forskarlag i olika discipliner som jobbar tillsammans med just sådana alternativ.
– Problemet med traditionell antibiotika är att det främjar antibiotikaresistens. Antibiotikan tar död på många bakterier, även de goda, och ger därmed mer utrymme till resistenta bakterier att växa till sig, säger han.
Forskare kräver plan mot resistensI huvudsak handlar forskningen som Fredrik Almqvist är involverad i, om sjukdomar som är besvärliga, men som har ett relativt långsamt förlopp.
– Tanken är att oskadliggöra bakterierna genom att stänga ned vissa sjukdomsframkallande egenskaper hos dem. Då får vi inget tryck på resistens. Antibiotika ska man fortsätta att använda men bara vid snabba sjukdomsförlopp åt de riktigt sjuka, exempelvis personer med blodförgiftning, säger han.
Legobygge
Fredrik Almqvist arbetar i huvudsak med att ta fram nya specialdesignade substanser. Tanken är att skapa molekyler som påverkar vissa proteinmolekyler i bakterierna som exempelvis kan vara med och reglera bakteriens förmåga att infektera och göra oss sjuka. Genom att testa och analysera hur bra molekylerna fungerar på proteinerna kan forskarna bygga bättre och bättre molekyler.
WHO varnar för resistenta bakterier– Det är litegrann som att bygga legofigurer, man bygger på med nya funktioner, vapen och verktyg efter hand, säger Fredrik Almqvist
Ett tiotal forskare jobbar just med tillverkningen av substanser.
Fredrik Almqvist, Sven Bergström, Jörgen Johansson och Elisabeth Sauer-Eriksson arbetar tillsammans men inom olika discipliner för att ta fram molekyler som fungerar bra.
Blir hårig
Några egna läkemedel gör de inte. Det är upp till läkemedelsbolagen att utveckla, eller så kan staten gå in med extra stöd om det är tillräckligt angeläget.
– Men vi är också några forskare som har bildat ett bolag. Tanken är att utveckla substanserna så pass mycket att de blir intressanta för läkemedelsbolagen att satsa på. Det kostar miljarder för dem att utveckla läkemedel och de måste snabbt få tillbaka sin insats för att det ska vara intressant. Vi vet att det finns ett jätteintresse från läkemedelsbolagen den dagen vi kan visa att de olika projekten ger tydlig effekt vid djurförsök, säger Fredrik Almqvist.
Fredrik Almqvist har bland annat varit involverad i ett projekt kring kolibakterien.
– Den finns i magen och gör där varken gott eller ont. Men kommer den in i urinvägarna kan den orsaka urinvägsinfektion.
Väl där gör de fibrer, som ser ut som hår. I själva verket är de spiraler – ungefär som telefonsladdar. Den snillrika konstruktionen gör att de enklare hänger kvar i urinvägarna när vi kissar. Väl där frodas de och bildar kolonier.
– Vår forskning går ut på att försöka raka bakterien så den blir skallig och inte kan få fäste, säger Fredrik Almqvist
Molekylärbiologen och professorn Sven Bergström jobbar med att försöka ta reda på vilka molekyler som påverkar bakterierna negativt.
Sven Bergström är professor vid institutionen för molekylärbiologi vid Umeå universitet. Han leder två forskargrupper på vardera fyra personer som letar efter molekyler som kan fungera mot den fästingsburna sjukdomen borrelia och den sexuellt överförbara sjukdomen klamydia.
– Borrelia och klamydia är långvariga problematiska infektioner. Borrelia svarar inte alltid väl på behandling. När det gäller klamydia är det många miljoner personer som behandlas på jorden. Det finns inte så stort hot när det gäller resistens, men det används enorma mängder antibiotika, säger han.
Sållar ut
I jakten på substanser som kan fungera mot borrelia har de skannat ett bibliotek på 30 000 olika molekyler för att testa hur de verkar på bakterien. På så sätt har man hittat 17 kandidater som forskarna ser effekt av och jobbar vidare med. Nästa steg är att ta reda på vilka processer de påverkar.
– Nu ska Fredriks team göra kemi på detta. Vi sorterar först bort de som ger antibiotikaliknande föreningar. För tanken är inte att skapa antibiotika. Teamets uppgift är sedan att förfina molekylens struktur eller egenskap så den fungerar bättre. Då kan vi även undersöka om molekylerna dödar bakterier eller enbart hämmar tillväxten.
Martina Kulén är doktorand och arbetar med att ta fram kemiska substanser.
Påverkar energisystem
När det gäller klamydia har man kommit längre. Där är kandidatmolekylerna endast två.
– Vi vet att den ena gör det svårt för bakterien att lagra eller ta upp energi och den andra påverkar produktionen av avkomma, säger Sven Bergström.
Nästa steg blir att titta på bakterien och molekylen med kristallografi (se artikel).
– Efter det kan vi förbättra molekylen ytterligare.
Professor Jörgen Johansson håller upp en modell av en molekyl som kan få listeriabakterien att gå i baklås.
Listeria är en relativt ovanlig sjukdom som i värsta fall kan vara dödlig – cirka 25 procent av de drabbade avlider. Bakterien lever normalt i jorden, men om den tar sig in i en människa och ner i tarmen så kan den bli farlig.
Den tar sig in i tarmceller genom att ändra strukturen på cellen. Genom att bilda en ficka på cellen kan bakterien ta sig in snabbt – på bara 15 sekunder. Väl inne i cellen delar den sig och kan sedan sprida sig till fler celler med hjälp av en kometsvans bestående av olika komponenter från cellen.
Professor Jörgen Johansson vid institutionen för molekylärbiologi, jobbar med att försöka hitta ett sätt att förstöra möjligheterna för bakterierna att orsaka sjukdomen.
– Jag och Fredrik Almqvist bestämde oss för att samarbeta kring detta. Han hade syntetiska substanser med kemiska molekyler som vi testade på bakterien. Vi prövade ett tiotal som inte gav effekt. Till slut visade det sig att den substans vi inte förväntade oss skulle fungera, vårt kontrollprov, faktiskt fungerade bra på listeria, säger han.
De upptäckte att molekylen passade som en nyckel i ett nyckelhål på bakterien.
Låser sig
Molekylärbiologerna Jörgen Johansson och Sven Bergström.
Nyckelhålet består egentligen av ett protein som kontrollerar listerias sjukdomsframkallande förmåga.
Stor del av magbakterier resistenta– Med nyckeln kan man låsa hela systemet och göra listera snäll, säger Jörgen Johansson.
Arbetet påbörjades för sju år sedan. Med hjälp av en annan forskningsgrupp, som använder kristallografi (se senare artikel), tog de bland annat reda på exakt hur nyckelhålet och nyckeln såg ut.
– I dag vet vi hur substansen verkar på atomnivå och vi vet exakt vad som sker när nyckeln sätts i låset, säger han.
Nobelprispotential
Ett problem de stött på är att molekylerna är svåra att lösa i vätska så de har arbetat på att förbättra det. De har även gjort andra modifieringar av substansen, satt dit andra atomer för att få bättre effekt bland annat.
– Men ett piller i butiken är en bit bort, uppemot 10-15 år.
Lungor utanför kroppen – behandlingen blir allt bättre i VästerbottenAndra grupper som också använder Fredrik Almqvists substanser i sin forskning är de som jobbar med tuberkulosbakterien.
– Där vet de ännu inte vad som är nyckeln och nyckelhålet, men de vet att substansen har unik effekt. Dessa substanser kan även göra gammal antibiotika mer potent, säger han.
Genom att göra protein och molekyler till kristaller kan man se hur de påverkar varandra ner på atomnivå.
På många former av tuberkulos går det inte att använda vissa antibiotika längre. Men genom att påverka bakterierna kan man göra dem känsliga för medicinen igen.
– Om man får det här att fungera i en kropp är det nobelprishäftigt. Det skulle kunna rädda en halv miljon människor per år, säger han.
Elisabeth Sauer-Eriksson är strukturbiolog. Hennes jobb tar vid när forskarna identifierat molekyler som har effekt på bakterierna och de vill veta mer om varför de egentligen fungerar.
Elisabeth Sauer-Eriksson i ett laboratorium. I rummet bakom henne finns en röntgenapparat.
Metoden hon använder är röntgenkristallografi. Genom att omvandla proteiner till kristaller kan hon studera deras strukturer under väldigt hög upplösning.
– Vi kan se processer – ned på atomnivå.
Arbetet går till så att man först producerar protein i mängder – i det här fallet handlar det om milligram – i provrör. De blandas med molekyler från Fredrik Almqvists laboratorium och får stå en stund så att molekylerna binder vid proteinerna. För att sedan få fram kristaller blandas protein–molekylblandningen med olika kemikalier vid olika temperaturer.
– Det är ungefär som när sockerkristaller bildas i en saftflaska. Kristallerna blir synliga för blotta ögat.
Ned på atomnivå
Dessa kristaller sätts sedan framför en röntgenstråle. När den träffa elektroner i kristallerna sprids strålningen. På andra sidan finns en detektor som fångar upp strålarna. De bildar olika mönster beroende på var elektronerna sitter. Och vet man var de sitter så vet de också hur atomerna sitter. Slutligen byggs en tredimensionell modell av proteinets struktur, men även för molekylen.
Kampen mot de resistenta bakterierna: Västerbotten använder minst antibiotika i landet– Det är otroligt spännande för man får så mycket information ur strukturerna.
Hon har hjälpt Jörgen Johansson och Fredrik Almqvist med listeriabakterien. Speciellt studerade hon ett nyckelprotein som startar produktionen av andra proteiner som gör oss människor sjuka.
Med hjälp av kristallografi kunde hon visa exakt hur processen gick till.
– Det är svårt att gissa sig till hur man ska förbättra molekylerna utan att se exakt hur de ser ut.
Används av andra
I förlängningen kan den här upptäckten hjälpa forskare att ta fram läkemedel för fler typer av infektioner.
– Många bakterier använder liknande mekanismer som listeria i sin livscykel.
Hon jobbar även på mekanismerna bakom Skelleftesjukan. Sjukdomen beror på att proteiner påverkas av en mutation i DNA:t och ändrar struktur. När det händer bildas långa trådar i kroppens vävnader vilket ger sjukdomssymtomen. I det fallet söker man molekyler som kan binda sig vid proteiner och förhindra att de ändrar struktur.