”Halusimme penkoa pihkan yhdisteitä, jotka tuhoavat stafylokokkibakteereja ja selvittää, voisiko niistä kemian avulla muokata vielä tehokkaampia”, Yli-Kauhaluoma kertoo.
Tutkimuksen tavoitteena on löytää uusi antibioottiaihio. Uusille antibiooteille on hurja tilaus, koska osa tauteja aiheuttavista bakteereista on muuttunut vastustuskykyisiksi käytössä oleville antibiooteille.
”Viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana on tullut markkinoille vain kaksi rakenteeltaan uutta antibioottiaihiota. Lääketeollisuus ei ole investoinut juurikaan niiden kehittämiseen, mikä johtuu siitä, että potilas ei tuota tulovirtaa lääkeyhtiölle infektiosta parannuttuaan”.
Havupuupihkalle tyypillisten haihtumattomien yhdisteiden, abietiinihapon ja dehydroabietiinihapon on todettu tuhoavan bakteereiden muodostamaa biofilmiä.
Ne eivät myöskään ole nisäkässoluille myrkyllisiä.
Yli-Kauhaluoman tutkimusryhmä päätti tutkia, voiko niistä kenties kehittää synteesikemian konstein vieläkin tehokkaampia bakteerien tuhoajia. Kahdesta vaihtoehdosta jatkojalostukseen valikoitui dehydroabietiinihappo parempien ominaisuuksiensa vuoksi.
”Se on suhteellisen pysyvä, sitä on helppo käsitellä ja muokata kemiallisesti. Myös mikrobiologisissa kokeissa sen teho osoittautui lupaavaksi stafylokokkibakteeria vastaan”, Yli-Kauhaluoma perustelee.
Ryhmässä tiedettiin, että osa antimikrobisista peptideistä sisältää rakenneosanaan D-alaniini-nimistä aminohappoa. Niinpä tutkijat tekivät hybridimolekyylejä, amidijohdannaisia, antamalla dehydroabietiinihapon reagoida yksinkertaisten aminohappojen tai vaihtoehtoisesti erilaisten luonnollisten tai keinotekoisten dipeptidien kanssa.
”Iloksemme havaitsimme, että jotkut näistä hybridimolekyyleistä olivat alkuperäistä dehydroabietiinihappoa tehokkaampia stafylokokkibakteeria ja sen muodostamaa biofilmiä vastaan”.
Luonnossa, kuten ihmiselimistössä bakteerit muodostavat suojakseen biofilmiä, jonka läpi antibiootti ei pääse tunkeutumaan. Tuttu esimerkki biofilmistä on hampaiden pinnalle kertyvä plakki. Biofilmiä voi syntyä myös tekonivelien päälle.
”Muutamat hybridimolekyyleistämme tuhosivat stafylokokkibakteerin muodostaman biofilmin lähes sataprosenttisesti ja estivät sitä kasvamasta tai muodostumasta uudelleen”, Yli-Kauhaluoma iloitsee.
Hybridimolekyylien soveltuvuutta biofilmien tuhoamiseen on jo tutkittu Farmasian tiedekunnan farmaseuttisen biologian osastossa. Yli-Kauhaluoman ryhmässä taas keskitytään parantamaan hybridimolekyylien ominaisuuksia kuten tehoa, turvallisuutta ja liukoisuutta.
”Voimme parantaa valmistettujen aineiden liukoisuutta kehittämällä formulaatioita tai käyttämällä nanopartikkeleita tai mikronointia”.
Perinteisesti uusia antibiootteja on etsitty luonnosta, kuten maanäytteistä, sädesienten tuottamista sekundäärimetaboliiteista, homeista ja pieneliöistä, mutta suurelta osin luonto on edelleenkin tässä suhteessa kartoittamaton aarreaitta.
”Syvän meren organismeja, merten pieneliöitä, bakteereita ja muita mikrobeja tunnetaan varsin vähän. Ei tiedetä, millaisia sekundäärimetaboliitteja tai pienmolekyylisiä yhdisteitä ne tuottavat ja mitkä niistä olisivat antibioottisesti hyödynnettäviä”, Yli-Kauhaluoma pohtii.
Aivan uusi aluevaltaus antibiootin etsinnässä ovat jätevesiprosessit ja komposti. Kuulostaa yllättävältä mutta Suomen Akatemia rahoittaa tutkimushanketta, jossa syynätään antibioottisesti vaikuttavia aineita kunnallisen jätevedenpuhdistamon prosesseista.
Kompostit sisältävät erilaisia bakteereita ja muita mikrobeja, jotka kilpailevat elinoloista keskenään ja tuottavat kemiallisia aineita kilpailijoidensa tuhoamiseksi. Ehkäpä niiden joukossa on myös uuden antibiootin aihio.
Kuuntele PODCAST/Professori Jari Yli-Kauhaluoma kertoo jätevesiprosessin ja kompostin tutkimushankkeesta.
Jutun toimitus ja valokuvat: Sisko Loikkanen