En forskningsreise: Fra odontologi og kjemi til de store hav

Dette er historien om en idé født ved Institutt for oral biologi ved Det odontologiske fakultet med barselhjelp fra Kjemisk institutt ved Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. En idé som har vokst langt utover «barndomshjemmet».

Begroing av overflater i vann. Foto: Anne Aamdal Scheie

En idé blir til

Det hele startet med interessen for bakteriebelegg på tenner, dental biofilm, som er årsak til tannsykdommene karies og periodontitt. Kunnskapen om bakterienes unike egenskaper når de danner biofilm og deres evne til å kommunisere sto i fokus.

Bakterier kommuniserer

Det er nå kjent at bakterier kommuniserer ved hjelp av ulike signalmolekyler. Denne kommunikasjonen styrer genuttrykk avhengig av bakterienes antall. Bakteriene produserer signalmolekyler og når bakterietettheten når et visst nivå, og konsentrasjonen av signalmolekyler er tilstrekkelig, vil bakteriene fange opp og regulere gener som svar. Bakterienes evne til å danne biofilm og mange virulensfaktorer, faktorer som kan forårsake sykdom, reguleres på denne måten.

Kan vi hindre bakterienes kommunikasjon?

ThiofenonThiofenoner: Generell strukturformell. Illustrasjon: Anne Aamdal Scheie

På slutten av nittitallet fant australske forskere at makroalgen Delicea Pulchra produserer visse stoffer, halogenerte furanoner, som hindrer bakterier å feste seg og kolonisere algen. Dette gjør de ved at furanonene hindrer bakteriekommunikasjonen. Interessen for å hindre biofilmdannelse ved å interferere med bakteriekommunikasjonen har vokst i takt med utvikling og spredning av antibiotika resistente bakterier. I og med at stoffer som hindrer bakteriekommunikasjonen ikke dreper bakteriene, men kun påvirker genuttrykk, utøves ikke selektivt press, og trolig utvikles ikke resistens slik man ser ved bruk av antibiotika og biocider.
 

FlowsystemFlow system for å dyrke biofilm; utviklet av Ali-oddin Naemi. Foto: Ali-oddin Naemi

 

BiofilmreaktorBiofilmreaktor, kobles til flow system, og er utviklet av Ali-oddin Naemi. Foto: Ali-oddin Naemi

I et samarbeid med Kjemisk institutt startet syntese og studier av furanoner. Dette lærte oss mye om mulighetene for å hindre biofilm ved hjelp av signal hemmere. Etter en tid fant vi at «søstermolekyler» av furanoner, thiofenoner, viste seg å ha tilsvarende virkningsmekanisme, og å være mer effektive enn furanonene. Dette var molekyler som ikke tidligere var benyttet til bakteriehemning. Vi tok da kontakt med Birkeland Innovasjon, senere Inven2, som hjalp oss med å søke patent på vegne av universitetet.
 

Biofilmer skaper problemer

Bakterielle biofilmer er ikke bare et problem for tennene. Biofilm er den naturlige livsformen for de fleste bakterier. Vi finner biofilmer over alt i naturen. I noen tilfelle er biofilmer nyttige, men de kan også skape store problemer. Biofilm infeksjoner er vanskelige å bli kvitt fordi bakterier i biofilm er «beskyttet» mot antibakterielle stoffer og immunforsvaret. I industri på land og i vann, skaper biofilmer store problemer og bekjempes oftest med store mengder biocider som kan være skadelig for mennesker og miljøet. Vi har derfor sett mange anvendelsesområder for våre molekyler, både innen medisin og odontologi, og i ulike industri sammenhenger.

Prosjekt

I samarbeid med NIVA, Veterinærinstituttet og AquaTeam er vi med på et nylig startet prosjekt støttet av Statoil og BP, under NFR PETROMAX programmet, med tittel «Biofilm Management for The Oil Industry». Biofilmer skaper alvorlige problemer for olje-, gass- og petroleums- industrien. Dette inkluderer forsuring av reservoarer, plugging av utstyr på grunn av biofilm/slimdannelse og biokorrosjon som kan føre til uforutsett nedlukking av produksjon og felt. Det er derfor av vesentlig betydning å få kontroll over disse kostnadsdrivende problemene. Målet med prosjektet er blant annet å se om våre thiofenoner alene eller i kombinasjon med andre stoffer kan hindre eller redusere biofilmdannelse i aktuelle bakterier, sulfat reduserende bakterier (SRB), og derved hindre biokorrosjon.

Emneord: Thiophenone, Biofilm, Bakterier Av Tore Benneche, Ali-oddin Naemi, Anne Aamdal Scheie
Publisert 2. mai 2013 13:25 - Sist endret 3. mai 2013 10:16