麻豆社区

Normalt når forskerne studerer bakterier, så opdyrker de bakterierne i laboratoriet. Fordi tarmbakterierne er så følsomme over for ilt, er de meget svære at holde i live i laboratoriet – og derfor næsten umulige at studere.

For at løse dette problem har forskere fra Syddansk Universitet (SDU) og OUH nu udviklet en model, hvor de kan studere de iltfølsomme, såkaldte ”anaerobe”, bakterier på levende tarmceller. Modellen har to separate kanaler – en med ilt, hvor tarmen kan leve, og en iltfri, hvor de iltfølsomme bakterier kan leve. Dermed efterligner modellen de to sider af tarmvæggen, som er i mennesket.

– Tarmbakterier har gennem millioner af år udviklet sig til at trives i det iltfattige miljø i tarmen. Men når de udsættes for ilt, dør de med det samme — det stik modsatte af os mennesker, som er afhængige af ilt for at overleve, forklarer Thomas Emil Andersen, professor i mikrobiologi ved Klinisk Institut.

– De modsatrettede krav fra de menneskelige tarmceller og de anaerobe bakterier gør det meget vanskeligt at efterligne de infektioner, som disse bakterier forårsager.

En mini-tarm i laboratoriet.

For at knække den nød er læger fra OUH, mikrobiologer, ingeniørstuderende og teknikere fra SDU gået sammen om at skabe en løsning. Resultatet af arbejdet er model – en chip - som ikke fylder meget mere end en mobiltelefon, men som indeholder både en såkaldt ”af-iltnings-enhed” og et ”flowkammer”, hvor tarmcellerne og tarmbakterierne gror.

Modellen er et eksempel på en opgave, som kræver et tværfagligt samarbejde for at blive løst. For hvordan skaber man et system hvor både tarmceller og tarmbakterier trives? Og hvordan genskaber man miljøet i tarmen?

For at lykkes med modellen har forskerne været nødt til at udvikle en speciel boks som lynhurtigt kan fjerne ilten fra den væske, som tarmbakterierne vokser i. Opfindelsen er helt unik og har medført to patentansøgninger.

Modellen skal kunne bruges bredt

Selv om de vigtigste tekniske udfordringer er blevet overvundet, finjusterer holdet stadig systemet.

– Vi er nået dertil, hvor vi har demonstreret et proof of concept — altså vist, at idéen virker. Næste skridt er at gøre systemet anvendeligt i almindelige laboratorier og for laboratoriepersonale, som ikke er specialister som os, siger Thomas Emil Andersen.

– Hovedmålet for projektet i denne fase er at designe et så bredt anvendeligt system i en form og et format, der kan serieproduceres. På den måde kan systemet hjælpe de mange forskere, der arbejder på at udvikle nye behandlinger mod de mange sygdomme, der er forbundet med anaerobe mikroorganismer.

Modellen har allerede afdækket en gåde

I årevis har særligt Clostridioides difficile, en anaerob tarmbakterie, voldt både læger og forskere problemer. Patienter som behandles med antibiotika, risikerer at netop denne bakterie overlever i tarmen. Her producerer den giftstoffer, som forstyrrer tarmfloraen, giver inflammation, og øger patienternes indlæggelsestid og dødelighed.

Det kunstige tarmmiljø som simuleres i modellen, har allerede været brugt til at vise, hvorfor infektion med Clostridioides difficile blusser op igen.

-Vores tarm-model er et vigtigt redskab i min forskning. Den er et vindue ind i en verden som man ikke hidtil har haft adgang til, forklarer Line Lundegård Bang, medopfinder af modellen og ph.d.-studerende i projektet.

- Med modellen har vi nu set, at bakterien forskanser sig i en biofilm hvor den overlever antibiotikabehandling – dette kan potentielt forklare hvorfor infektionen ofte opstår igen efter endt behandling i patienter.

Forskerne har desuden fået vigtig ny viden om hvorfor Clostridioides difficile begynder at producere giftstoffer. Modellen er derfor med til at afsløre bakteriens særlige evne til at give infektion og overleve behandling – afgørende viden når der skal udtænkes nye, mere effektive behandlinger.

-Det er meget motiverende at arbejde i et projekt, hvor vi har en reel mulighed for at skabe ny viden, som på sigt kan hjælpe de mange svage patienter som døjer med tarminfektioner, særligt med Clostridioides difficile.