Slik punkterer bakterier. Innsikten kan føre til ny antibiotika.

En helt vanlig infeksjon kan fort bli alvorlig dersom du har svakt immunforsvar. Heldigvis er det bare å gå til legen for en resept på antibiotika.

Dessverre kan helt vanlige bakterier bli livsfarlige fordi antibiotikaresistens blir mer utbredt. Årlig dør 33 000 mennesker i Europa som følge av antibiotikaresistens ifølge Store norske leksikon. Tallet er forventet å øke kraftig. Årsaken er at bakterier blir motstandsdyktige samtidig som det blir vanskeligere å finne nye typer antibiotika.

Kampen mot bakterier er på ingen måte ny. Denne krigen har pågått så lenge det har eksistert bakterier, det vil si i 3,8 milliarder år. Derfor finnes det en rekke ulike antimikrobielle stoffer i naturen.

– Hver eneste levende organisme, fra de største til de minste, har måter å forsvare seg mot bakterier på, sier professor i kjemi, Michele Cascella, ved Universitetet i Oslo.

Antimikrobielle stoffer er overalt, men vi vet ikke hvordan de virker

Stoffene Cascella snakker om kalles peptider. Det er en stor stoffgruppe som kjennetegnes ved at det er svært små proteiner. De har mange ulike funksjoner i levende vesener, og ett av dem er forsvar mot bakterier.

– Vi har også slike peptider, sier postdoktor Vladimir Rosenov Koynarev. De som produseres i vår egen kropp lages ofte der hvor infeksjonen er, og de brytes ned umiddelbart.

Hvorfor har vi ikke tatt i bruk dette før, tenker du kanskje? Da hadde jo tusenvis av liv ha vært spart.

Problemet er i hovedsak todelt: Den ene årsaken er at forskere ikke fullt ut har forstått hvordan peptidene virker. Forskerne vet at peptidene stikker hull på bakterienes overflate, men ikke nøyaktig hvordan.

Den andre årsaken er at de kan være skadelige. Noen av dem er så effektive at de også tar livet av våre egne celler, ikke bare bakterier. Det hjelper lite å bli kvitt bakterieinfeksjonen om du dør selv.

Det finnes et antimikrobielt peptid i bruk. Det er siste mulighet før døden

I dag finnes det et peptid som brukes mot antibiotikaresistente bakterier. Det virker, men det kan skade nyrene. Derfor er det legenes sistevalg og tas først i bruk når alle andre alternativer er prøvd.

– Legemiddelet colistin er faktisk et peptid, sier professor i kjemi ved Universitetet i Oslo, Reidar Lund. Når legene bruker det, er det fordi det ikke finnes alternativer.

I tillegg til å være skadelige i høye doser er det flere problemer med peptidene som har gjort det vanskelig å ta dem i bruk: De er ustabile ovenfor enzymer og brytes raskt ned i kroppen.

Det er også en viktig fordel; de blir ikke vedvarende i kroppen eller miljøet, slik som nåværende antibiotika. I dag spres antibiotika som brukes i dyrefor til mennesker når vi spiser disse dyrene. 

Rask nedbrytning bidrar til at bakterier ikke utvikler resistens mot peptidene. Ulempen er at de må gis ved sprøyte eller pille i veldig høy dose, noe som gjør at de også kan angripe våre celler og dermed gi alvorlige bivirkninger.

Vi må ha alternativer til antibiotika

Til tross for at peptidene kan være giftige og ustabile, har ikke forskerne gitt opp troa på disse stoffene.

Derfor har Lund og hans kolleger lenge lett etter den eksakte måten disse peptidene fungerer på. Vladimir Koynarev har jobbet med dette som en del av doktorarbeidet sitt, og har nå kommet et stort skritt videre.

– Se på disse vakre strukturene, utbryter Lund. Dette er illustrasjoner av antimikrobielle peptider.

På sitt kontor ved Kjemisk institutt trekker Lund fram den ene læreboken i kjemi, etter den andre.

Samtlige av bøkene er faglige tungvektere og utgjør grunnmuren i enhver biokjemisk utdanning verden over. Tegningene ser nøyaktige og flotte ut, men det største problemet er at ingen har sett dette – for det finnes ikke. Oppfatningen blant kjemikere har likevel vært at det må være slik, fordi det er målt at peptidene på en eller annen måte punkterer celleoverflaten. Derfor har mange trodd at de må se ut som en slags pore eller tunell, forteller Lund.

Definisjonen av liv er forskjellen på innsiden og utsiden av cellen

For å forstå hvordan peptidene fungerte, har forskerne gjort en serie målinger.

Først har de laget slags øvelsesbakterie hvor de kan måle ionekonsentrasjonen på innsiden og utsiden av bakterien.

– Det er på en måte definisjonen av liv, sier Koynarev. Levende celler bruker energi til å skape en forskjell i ionekonsentrasjon mellom innsiden og utsiden. Dette blir brukt til å drive viktige prosesser inne i cellen. I en bakteriecelle får dette flagellene til å gå rundt for eksempel.

– De aller minste cellene bruker faktisk 60 prosent av energien sin på å opprettholde denne ulikheten. Det sier noe om hvor viktig det er for cellene, men det viser også at de er sensitive for lekkasjer, legger Lund til.

For å opprettholde ulikheten har alle celler egne pumpefunksjoner som sørger for at de riktige ionene holder seg på innsiden, og andre blir kastet ut.

Lærebokteorien var at peptidene måtte likne på ionepumper

Dersom peptidene skulle fungere slik som i lærebøkene, forventet forskerne at cellen skulle lekke umiddelbart, som en ballong mot en spiker.

Koynarev og Lund tok øvelsesbakterien og slapp peptidene løs på denne overflaten.

– Vi så at peptidene punkterte overflaten og ga transport av salter, men det skjedde saktere enn vi forventet. Dersom figurene i lærebøkene skulle være riktige, skulle dette ha skjedd veldig raskt, forklarer Lund.

Det var noe som ikke stemte.

Evolusjonært avvik

I tillegg til at dataene stemte dårlig med lærebokillustrasjonene fikk forskerne nok et hint om at noe ikke stemte, denne gangen fra evolusjonen.

– Vi mennesker produserer et peptid som heter LL37. Vårt protein er tre ganger så stort som den tilsvarende varianten i kuer og mye mer komplekst. Likevel ser de to peptidene ut til å gjøre akkurat det samme. I strukturbiologien er det veldig rart at to så ulike strukturer oppfører seg så likt, forklarer Lund.

Ting som ikke henger på greip, er verdt å undersøke nærmere. Derfor fikk han med seg to forskere fra Hylleraas-senteret. De er eksperter på modellering og teoretisk kjemi.

Lund og Koynarev gav fra seg sine data slik at Cascella og hans gruppe kunne simulere en celle og sammenlikne med resultatene fra målingene. Da så de noe som overrasket dem.

Det er ikke hull. Det er bare deler av overflaten som vrenges

Cascella og Manuela Leal Nader, som tar doktorgrad ved Hylleraas-senteret, forklarer hva modellen viser:

– Peptidet legger seg på cellens overflate. Dette skaper endringer som får deler av lipidene på cellens overflate til å flippe opp ned, forklarer Cascella.

Altså lager ikke peptidene porer slik som antatt. Når et lite område av overflaten «vrenger seg», vil litt vann og ioner lekke inn. Bakterien kan tåle at dette skjer én gang, men ikke mange ganger på rad.

– Det forklarer hvorfor vi ser at det skjer langsommere enn dersom det hadde vært et stort hull. Det er snakk om mange små lekkasjer som bakterien ikke klarer å hanskes med, sier Lund.

Forskerne er svært glade for å ha funnet ut hvordan disse stoffene faktisk virker. Med denne forståelsen vil det være lettere å finne eller lage nye peptider. Da kan forskerne se etter peptider som fortsetter å drepe bakterier, men som har mindre bivirkninger, uten å gå på blindspor fordi de feilaktig antar at de lager porer.

Ingen umiddelbar løsning, men verden er full av gode kandidater

Har vi en ny antibiotika i sikte?

Ikke med det første, mener forskerne. Fordi kjemikerne nå vet hvordan systemet fungerer, er det lettere å lete etter gode kandidater.

– Det er først nå vi kan begynne å se etter nye peptider, fordi det er nå vi vet hvordan de virker, forklarer Lund.

Målet er å finne peptider som kan skape den samme endringen på overflaten, men være mer spesifikk på hvilke celler de går etter. Dette betyr at forskerne kan se etter stoffer som går etter spesifikke typer bakterier, for eksempel.

I tillegg mener Lund at det også blir lettere å endre dem kjemisk, slik at de er mer stabile.

– Vi håper at det blir mulig å gi peptider i form av en pille, sier Cascella.

Selv om løsningen ikke er rett rundt hjørnet, er forskerne positive: Hver eneste levende organisme har antimikrobielle stoffer – derfor kan det være mange mulige kandidater å ta av.

Les også: Forskere vil lage nanonåler som punkterer bakterier

Den vitenskapelige artikkelen:

Vladimir Rosenov Koynarev, Manuela Leal Nader, Kari Kristine Almåsvold Borgos, Henrique Musseli Cezar, Theyencheri Narayanan, Lionel Porcar, Michele Cascella og Reidar Lund, Structural pores not required: Antimicrobial peptides induce ion permeabilization of lipid membranes through transient water channels, PNAS, oktober  2025

NB! Denne saken er oppdatert 3. desember 2025.