Bakteriofager

  • Av gresk bakterion – liten stav og phagein – å spise
  • Er komplekse dobbelttrådete DNA-virus som angriper bakterier og formerer seg inne i dem. Bakteriofager har ikke egen metabolisme og inneholder et genom med DNA eller RNA, omgitt av et proteinhylster (kapsid). 
  • Finnes overalt hvor det er bakterier, og det anslås at det finnes 1031 på jorden. Vanlig størrelse er 24 til 200 nanometer.
  • Reprodusere seg i enten en lytisk syklus eller lysogen syklus. Lytiske bakteriofager infiserer bakterien, reproduserer seg, sprenger vertsbakterien og leter etter en ny vert (det er disse som forskere ønsker å bruke i legemiddel). Lysogene bakteriofager setter sitt eget DNA inn i verts­cellen og reproduserer seg sammen med vertsbakterien.
  • Ble oppdaget av den engelske bakteriologen Frederick W. Twort i 1915 og den fransk-kanadiske mikrobiologen Félix d’Hérelle i 1917 uavhengig av hverandre.
  • Da antibiotika ble oppdaget, mistet legemiddelvitenskapen i Vesten interessen for bakterio­fager, men i Øst-Europa har bakteriofager blitt forsket på og brukt hele tiden.
  • Er enkle organismer som blir mye brukt innen molekylærbiologisk grunnforskning og har gitt mye kunnskap om DNA og blant annet vært avgjørende for oppdagelsen av CRISPR-teknologien. 
  • Har flere ganger blitt brukt til å kurere mennesker med antibiotikaresistente infeksjoner og omtales ofte i etterfølgende medieoppslag som en mirakelkur.  
  • Brukes i forskjellige produkter. Blant annet selger amerikanske PhageGuard det som et middel for å beskytte mat mot Salmonella, Listeria og E. coli.

Kilder: Institutt for biofag ved  Universitetet i Oslo, Wikipedia

ACD Pharma

  • Stiftet i 1997
  • Sju ansatte
  • Forsknings- og utviklingsselskap med hovedfokus på utvikling
  • av produkter som kan forbedre fiskehelse, fiskevelferd og biologiske resultater i havbruksnæringen.
  • Eies av Nordly Holding AS og har søsterselskaper innen produksjon av fiskefôr og medisinfôr, salg og distribusjon av legemidler samt veterinær- og miljøtjenester rettet mot havbruksnæringen.
  • Omsatte for 19,457 millioner ­kroner og hadde driftsresultat på 9, 373 millioner kroner i 2018.

Kilder: ACD Pharma, purehelp.no

Bakteriofager er virus som dreper bakterier uten å skape de samme problemene som antibiotika. De kan ikke lages i et laboratorium, men finnes overalt hvor det er bakterier, og det er 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 av dem på planeten. Utfordringen er å finne de riktige bakteriofagene som infiserer bakterien du er interessert i å kontrollere. Hans Petter Kleppen og ACD Pharma har spesialisert seg på å finne, isolere, anrike og klargjøre de riktige bakteriofagene. Det har blant annet ført Kleppen til en liten innsjø langt inn i jungelen i Malaysia for å finne en bakteriofag som angriper en spesiell streptokokkbakterie, men dessverre er det ikke alltid like eksotisk.

— Det er veldig ofte slik at hvis det er humane tarmbakterier, så finner du dem i renseanlegget på Vinterbro, smiler han.

EU-regler mer komplisert enn molekylærbiologi: Hans Petter Kleppen og ACD Pharma mener de har løst de fleste molekylærbiologiske og -kjemiske utfordringene ved å bruke bakteriofager som legemiddel. Nå gjenstår en enda større utfordring. Foto: Tore Rasmussen Steien

Les også: Antibiotikaresistens truer kloden

Første kommersielle bakteriofagprodukt

ACD Pharma er datterselskapet og for­skningsavdelingen til Nordly Holding hvor Kleppen er forskningsdirektør. De utvikler biologisk teknologi og har tradisjonelt ­jobbet med produkter til havbruksnæringen. ­Selskapet har blant annet markedsføringstillatelse på Benzoak som er et bedøvelsesmiddel for fisk.

ACD Pharma er også det første firmaet i Norge som har klart å utvikle bakteriofager til et kommersielt produkt. Custus®YRS er et biokontrollmiddel med bakteriofager som infiserer og dreper bakterien Yersinia ruckeri som forårsaker yersiniose (rødmunnsjuke) hos laks. Yersiniose var et stort problem i ­lakseoppdrett en periode, og oppdretterne kviet seg for å bruke antibiotika. Dermed kunne ACD Pharmas nyvinning være redningen, men andre løsninger dukket også opp.

— Vi var lite grann for seint ute, sier ­Kleppen og forklarer at bruken av vaksine har økt de siste årene, og behovet er ikke lenger det samme.

— Vi har solgt en del, men vi har ikke kunnet ta ut det potensialet vi så for noen år siden.

Les også: — Vanskelig å utvikle nye typer antibiotika med dagens insentivmodell

Møtte EU-regel-veggen

ACD Pharma skulle gjerne solgt mer ­Custus, men det var bare et første skritt mot en bredere bruk av bakteriofager. De jobber blant annet med et middel for å ­kontrollere vibriobakterier i oppdrett. Ikke minst jobber de med noe som på sikt kan få en mye større betydning: å utvikle ­legemidler basert på ­bakteriofager. Der har de møtt utfordringer som langt overgår den intrikate biologiforståelsen, den utfordrende DNA-sekvenseringen og de komplekse ­kjemiske prosessene som kreves for å lage legemidler av bakteriofager – EUs lovverk for legemidler.

Bakteriofagene er kresne og angriper bare de bakteriene evolusjonen har spesialisert dem for. De fleste kan bare infisere bakterier innen samme art eller et lite antall enkeltstammer. Det betyr at legen må vite akkurat hvilken bakteriofag som infiserer den bakterien pasienten er angrepet av, og det er det ikke mulig å vite før du får tatt prøver av pasienten. I tillegg er bakteriene og bakteriofagene stadig i endring, og det er hele tiden behov for nye bakteriofager for å drepe bakteriene. Dermed er det heller ikke mulig å få godkjent den spesifikke bakteriofagen som legemiddel på forhånd.

Kleppen hadde flere møter med EMA (European Medicines Agency) og fikk gehør for at det kunne være mulig å ha en gruppegodkjenning, slik noen allergimedisiner har, som gjør at du kan bruke en ny bakteriofag så lenge du kan bevise at den hører til den godkjente gruppen.

— Biologene og veterinærene i EMA synes jo det hørtes fornuftig ut, men juristene sa at det er ikke mulig. Du kan ikke putte noe inn i en godkjenning i etterkant. Så da møtte vi litt veggen der.

Han tror ikke det er umulig å få til en ­endring i lovverket. Behovet for alternativer til antibiotika er stort, det er relativt stor enighet om at det er en logisk løsning, i USA har bakteriofager i noen få tilfeller allerede blitt godkjent gjennom compassionate use og persontilpasset medisin presser på for revidering av lovverket.

— Men å få til en lovendring i EU, det er ikke noe seks stykker på en lab i Ås kan sitte og presse gjennom.

Les også: Storbritannia tester ny finansiering for antibiotikaproduksjon

Jobber videre

Den regulatoriske motgangen har ikke stoppet Kleppen. Han har stor tiltro til bakteriofagene som han har brukt hele sin forskningskar­riere på. Det startet med at han i doktorgraden jobbet på et prosjekt som skulle hindre bakteriofager i å ødelegge melkesyrebakteriene under osteproduksjon, hvor et høyt bakterietall er avgjørende. Han og ACD Pharma ser nå på hvilke muligheter de har til å løse de regulatoriske flokene. Han understreker at de ikke har bestemt seg for hvordan de skal gå frem, men forklarer at et spor som kan gi den nødvendige pasienttilpasningen ­bakteriofager krever, er ordningen i apotekloven for apotekproduksjon. I apotekloven ­finnes det en liste med godkjente lege­midler som en lege kan bestille og få laget av et apotek.

— Da er det en annen lovgiving som tillater den fleksibiliteten som du trenger for å velge ut de rette bakteriofagene, sier han og legger til at Nato-sykehuset Queen Astrid Military Hospital i Brussel, som forsker på bruk av bakteriofager på brannskadde, jobber med å få behandlingen godkjent for magistrell produksjon.

Stort forskningsprosjekt

ACD Pharma har også blitt med på et større forskningsprosjekt om antibiotikaresistens ledet av Universitetet i Tromsø og støttet med flere millioner kroner av Trond Mohn stiftelse.

ACD Pharmas rolle blir å finne, isolere, karakterisere, anrike, rense og levere bakteriofager til forskerne.

Kleppen håper det prosjektet vil bli et viktig skritt på veien mot å bruke bakteriofager som legemiddel.

— For oss håper vi prosjektet skal være med på å overbevise norske helsemiljøer, fagmiljøer i første omgang, om at det her ­virker og at vi kan bruke det. Og så håper vi at de igjen kan sette press på, og si til, lovgivere at dette funker, men vi må få lov til å bruke det, poengterer han.

— Så kan den ballen begynne å rulle, og så kan vi være der og begynne å levere ­bakteriofager når de trengs. Det er jo på en måte vår businessmodell oppi det her, ­legger han til og antar at de er det selskapet i Norge som er absolutt lengst i forskningen på ­bakteriofager og nærmest å være i stand til å sette i gang en produksjon.

Sprenger bakteriene: Bakteriofagene har infisert bakterien og sprengt den fra innsiden.  Foto: ACD Pharma

Kan løse utfordringen med antibiotikaresistens

Bakteriofager ble oppdaget i 1915, men manglende teknologi og oppdagelsen av antibiotika gjorde at de fleste nedprioriterte forskningen.

— De dyrket bakteriofager den gangen også, men karakteriseringen var veldig mye enklere enn det en kan gjøre i dag. I visse tilfeller var de heldige og traff blink, men i de aller, aller fleste tilfeller så gjorde de jo ikke det, sier Kleppen.

— Det var mangel på forståelse, spesielt av vertsspesifisiteten. Det krever en diagnostikk som ikke bare sier at du har en ­
E. coli-infeksjon, men du må vite at det er den spesielle stammen av E. coli, og så må du vite at du gir bakteriofager som er ­effektive mot den E. coli-varianten, forklarer han.

Nå tror han og mange andre at bakterio­fager kan være en del av løsningen på verdens kritiske antibiotikaresistens.

— Er det ingen fare for at noe uforutsett kan skje med bakteriofager, slik at vi om 50 år sitter og snakker om en bakteriofagkrise?

— Jeg tror egentlig ikke det, men det er klart det er famous last words: Det skipet her kan aldri synke, smiler han og forklarer flere grunner til hvorfor han mener det er trygt å bruke bakteriofager.

Bakteriofager og deres interaksjon med bakteriene er naturlig og skjer overalt hele tiden, og det er usannsynlig mange av dem.

— I antall individer så er det bakteriofager som dominerer kroppene våre.

Mengden som tilsettes vannet for å ­kontrollere bakterier eller som tilføres ­kroppen som legemiddel, er minimal i forhold til hvor mye som allerede er der. I tillegg gjør ­vertsspesifisiteten at når bakterien forsvinner har ikke bakteriofagen mer å leve av og vil også forsvinne.

Samtidig er han klar på at det er viktig å ha strenge rutiner. Spesielt viktig er det å ekskludere de variantene som inkorporerer arvestoffet sitt i verten og som med det kan videreføre genene sine – de lysogene bakteriofagene.

— Så en reduserer risikoen ved å velge rene lytiske bakteriofager (som formerer seg og ødelegger verten), og en reduserer ­r­isikoen gjennom å ekskludere dem som bærer på uønskede gener. Hvis en finner gener som en vet er forbundet med virulens hos vertsbakterien eller antibiotikaresistens eller andre ting, så går den bakteriofagen i autoklaven og så må vi velge en annen en, forklarer han.

— Jeg klarer ikke å finne noen fare­momenter. Sånne ting er det forholdsvis lett å sikre seg mot. Vi fullsekvenserer og har full oversikt over de bakteriofagene vi bruker.

Små hjelpere: En bakteriofag er ikke mange nanometerne, men kan vise seg å bli gode hjelpere for mennesker. Foto: ACD Pharma

Stort uutforsket felt

Kleppen har alltid vært fascinert av ­bakteriofagene som er relativt enkle ­organismer, men som inngår i store og komplekse biologiske samspill. Ikke minst gir moderne sekvenseringsteknologi store muligheter.

— Det er fryktelig gøy, sier han og ­sammenlikner det med sjøfarerne som reiste ut fra Portugal på 1500-tallet.

— Du seiler ut på svarte områder på ­kartet og så finner du alltid noe nytt. Du får så enormt mye informasjon ut av den sekvenseringen som ikke var tilgjengelig før, og som forklarer biologiske sammenhenger som ikke var mulig å oppdage før. Og der ligger det muligheter til å bruke bakteriofager til å påvirke de mikrobiologiske samspillene til fordel for folk og fisk og kanskje de med pels også, sier han begeistret.

Dessverre får han ikke gjort så mange av selve oppdagelsene i disse dager. ­Arbeidet hans består mer av å jobbe opp mot ­regulerende myndigheter, administrere forskningsarbeidet og veilede forskningsgruppen som jobber på laben.

— Men jeg søker tilflukt en sjelden gang nede på laben. Det er liksom drømme­dagen: å sitte i mørket helt i fred med ­elektron­mikroskopet, smiler han.

(Publisert i NFT nr. 7/2019 side 6-9)