Åbo Akademin InFLAMES-tutkija Mia Åstrand on selvittänyt väitöskirjatyössään, mitkä Borrelia– ja Klebsiella-bakteerien rakenteet takaavat niille kyvyn tarttua tehokkaasti ja auttavat niitä pärjäämään kilpailussa muiden mikro-organismien kanssa.

Borrelia-bakteeri leviää ihmisiin punkkien välityksellä ja aiheuttaa usein hyvin monioireisen borrelioositaudin. Klebsiella-bakteeri taas on useiden eri infektiotautien kuten keuhkotulehdusten takana. Klebsiellasta tekee erittäin hankalan se, että se on usein multiresistentti eli vastustuskykyinen antibiooteille. Olemassa olevista antibiooteista vain harvat tehoavat enää siihen. Maailman terveysjärjestö WHO onkin listannut Klebsiellan taudinaiheuttajaksi, johon tarvitaan kiireellisimmin uusia hoitokeinoja.

–Resistenssiongelman takia uusien lääkkeiden kehittämistyöllä on kiire, Mia Åstrand tähdentää.

Tutkimuksessaan Åstrand selvitti, mitkä Borrelia– ja Klebsiella-bakteerien proteiineista ovat keskeisiä niiden kyvylle tarttua ihmisiin. Samalla hän valotti sitä, miten nämä bakteerit pystyvät kilpailemaan menetyksellisesti elintilasta muiden bakteerien kanssa.

Åstrand toteaa, että molekyylitason tieto bakteereille elintärkeistä proteiinirakenteista on olennaista, jos niiden aiheuttamiin infektioihin halutaan kehittää tehokkaita hoitokeinoja.

–Infektoidessaan isäntänsä ja kilpaillessaan elintilasta muiden mikro-organismien kanssa, bakteerit käyttävät useita eri mekanismeja. Tartuttavuudesta ja elinkyvystä vastaavat mekanismit pohjautuvat pääosin nimenomaan eri proteiinien toimintaan, Åstrand kertoo.

Tarkka työnjako

Bakteerien proteiinit ovat erikoistuneet tarkasti eri tehtäviin. Yksi huolehtii kiinnittymisestä isännän kudoksiin, kun toinen taas pitää huolta immuunijärjestelmän hämäämisestä. Joku proteiini turvaa bakteerille ravinnonsaannin samaan aikaan kun toinen proteiini tuottaa erilaisia toksisia aineita.

–Selvittämällä näiden bakteerien elinvoimalle tärkeiden proteiinien kolmiulotteisia rakenteita tietokoneavusteisin menetelmin ja tutkimalla niitä pienintä yksityiskohtaa myöten, meille on syntynyt parempi käsitys siitä, kuinka proteiinien rakenteet ohjaavat Borrelia- ja Klebsiella-bakteerien toimintaa.  

Mia Åstrand muistuttaa, että antibioottien laajalle levinneestä käytöstä huolimatta bakteeri-infektiot ovat maailmanlaajuisesti edelleen suuri sairastuvuuden ja kuolleisuuden aiheuttaja. Hän arvioi, että tilanne muuttuu ja uusia infektioiden täsmähoitoja kehitetään sitä myöden, mitä paremmin bakteerien toimintatavat opitaan tuntemaan. 

Mia Åstrandin biokemian väitöskirja tarkastettiin Åbo Akademin luonnontieteiden ja tekniikan tiedekunnassa kesäkuun 2021 lopulla. Åstrand työskentelee professori Tiina Salmisen ryhmässä, joka kuuluu InFLAMES-lippulaivan tutkimusryhmiin.