Den nytta människan har haft av antibiotika är svår att överskatta, men med allt större användning av dem har problemet med antibiotikaresistenta bakterier ökat. Nya lösningar behövs.

Text: Nicklas Hägen

På det mikroskopiska planet är kampen mellan olika organismer hård. De ämnen organismer producerar för att hålla andra ämnen borta, kallas av naturvetare för antibiotika. Vissa av dem använder vi som läkemedel, vilket också är ordets vardagliga betydelse.
För att behålla antibiotikas medicinska effekt behöver man dels utveckla nya former av dem, dels också minska på användningen av antibiotika genom att ersätta dem med andra läkemedel och inte använda dem om det inte är absolut nödvändigt. Nedan ska vi bekanta oss med två färska projekt som rör antibiotika, och som Åbo Akademi är involverat i.

Virus kan ersätta antibiotika

Möjligheten att använda bakteriedödande virus i behandlingen av två mycket vanliga fisksjukdomar undersöks. Forskningen är ett litet bidrag till lösningen på det stora problemet med antibiotikaresistenta bakterier.

Tom Wiklund, föreståndare för laboratoriet för akvatisk patobiologi vid ämnet miljö- och marinbiologi vid Åbo Akademi, är involverad i ett treårigt europeiskt forskningsprojekt där man försöker utveckla biologiska läkemedel mot två varianter av fisksjukdomen flavobakterios: kallvattensjukan (förorsakad av bakterien Flavobacterium psychrophilum) och columnaresjukan (förorsakad av bakterien Flavobacterium columnare).

Dessa sjukdomar är så vanliga att de drabbar i stort sett alla fiskodlingar i Finland.
– Det finns bara ett godkänt antibiotikum som fungerar effektivt på sjukdomarna vi undersöker. Om det upphör att fungera eller börjar fungera sämre finns för tillfället inga antibiotika som fungerar, säger Wiklund.

Kallvattensjukan ger småfiskar svullen buk och svullna ögon innan de dör i sjukdomen, medan den ger större fiskar lokala infektioner som syns i form av sår på huden. Columnaresjukan angriper också i första hand fiskarnas hud, men den kan också infektera inre organ eller ge fiskarna så stora sår att de får osmotiska problem och dör.

– Hur många gånger sjukdomarna bryter ut i en population beror på omgivningsfaktorer. Många odlingar får en infektion som man botar med antibiotika, men som återkommer efter några veckor och behöver behandlas med antibiotika igen. Andra odlingar klarar sig bra med bara en antibiotikakur utan att sjukdomen återkommer, säger Wiklund.

– Det beror lite på temperaturen och hur mycket fisk man har i bassängen, varifrån rommen man tagit kommer och om moderfiskarna haft infektionen – olika faktorer man inte har så bra koll på.

Tom Wiklund. Foto: Nicklas Hägen.

Små fiskar kan inte vaccineras

Man motverkar ofta olika fisksjukdomar i fiskodlingar genom att vaccinera dem. Det görs antingen maskinellt eller manuellt med en injektion i bukhålan, eller genom att doppa fisken i ett vaccin som upptas genom huden.

Problemen kommer in i bilden i samband med sjukdomar där vaccin saknas, vilket gäller för till exempel columnaresjukan, eller när sjukdomarna drabbar fisk som är för liten att vaccinera, vilket gäller till exempel kallvattensjukan.

– Vi har tidigare varit med och utvecklat ett vaccin mot kallvattensjuka för stora fiskar. Men kallvattensjukan infekterar vid låga temperaturer också småfiskar som bara väger runt 0,1–0,2 gram. Dessa kan man inte vaccinera eftersom fiskarnas immunsystem inte är tillräckligt utvecklat. Det enda alternativet för att bota småfiskar är antibiotika man ger i fodret som slängs i vattnet åt hela populationen i en kass eller bassäng, säger Wiklund.

– Vad gäller columnaresjukan drabbar den fisken när den är större. Men sjukdomen finns i huvudsak i Finland och Sverige och här är odlingsvolymerna för små för att ett vaccinföretag ska investera pengar i att utveckla ett vaccin. I Finland odlas cirka 14 000–15 000 ton fisk per år, medan man i Norge årligen odlar uppemot en miljon ton.

Virusen finns i miljön

I Finland finns ett system med karenstid, som förbjuder slakt av fisken en viss tid efter att man gett den antibiotika. Som konsument utsätts man därför inte för antibiotikan.

Däremot har läkemedlet en tendens att sprida sig i miljön när man ger fisk antibiotika i fodret. Dels finns det vissa antibiotika som inte helt upptas av fisken utan kommer ut med avföringen, dels kommer det att finnas foder som inte äts upp och på det sättet åker ut i omgivningen runt odlingarna.

– Hur antibiotikan sedan påverkar miljön känner man inte till så bra. Man vet att antibiotikan kommer ut i miljön, men det finns oklarheter om effekterna. De undersökningar som har gjorts verkar tyda på att antibiotikan inte sprids långt, effekten är främst lokal i omgivningen runt kassarna, men man vill ändå minska på antibiotikaanvändningen, säger Wiklund.

Den tänkta lösningen på problemet är bakteriedödande virus, så kallade bakteriofager. Dessa fäster sig på bakterierna och injicerar sitt dna i dem, vilket gör att bakterierna börjar producera nya virus innan de till slut dör.

Kallvattensjuka ger små regnbågslaxar svullen mage och svullna ögon.

Virusen man tänker använda är sådana som färdigt finns i vattnet kring fiskodlingen. Men genom att isolera dem, odla upp dem och tillsätta dem i fodret kan man få virusen in i de sjuka fiskarna i en betydligt starkare koncentration än den miljön erbjuder.

Arbetet inleds med bakterieodlingar i laboratorier, innan man testar de virus man hittat på fisk i akvarieförhållanden. Till slut behöver man testa virusen i fält, men det är ett steg som inte omfattas av det aktuella projektet.

– Olika bakteriestammar av samma art är lite som olika hundraser, de tillhör uttryckligen samma art men kan ha väldigt olika egenskaper. Vissa bakteriestammar kan vara väldigt aggressiva och dödliga, medan andra är mer eller mindre ofarliga. Man måste testa virusen och se att de tar livet av de olika stammarna och att virusen samtidigt inte går på bakterier av annan art, säger Wiklund.

– Olika grupper av virus är vanligtvis väldigt specifika. Till exempel infekteras endast fisk av alla de virus som normalt förorsakar fisksjukdomar. Dessa virus går inte på andra djurgrupper överhuvudtaget. Likadant är det med de virus som infekterar bakterier. De går bara på bakterier, de infekterar inte andra celler. Inte på människa, fisk eller insekter eller andra djur, de håller sig bara till bakterier och vanligtvis av en specifik art. Det är det trygga med dem.

Hos större fiskar kan kallvattensjukan ge lokala infektioner som syns som sår på huden. På bilden en smittad regnbågslax. Foton: Laboratoriet för akvatisk patobiologi vid Åbo Akademi.

En tillfälligt stor mängd av dessa virus i omgivningen runt fiskodlingen ska av denna orsak inte påverka miljön i övrigt.
– Om det finns mycket av bakterierna produceras det också en stor mängd nya virus, men om bakterierna försvinner eller det finns lite bakterier så försvinner virusen. De överlever nån timme eller nåt dygn och sedan dör de bort. Bekämpningen är på det sättet självförstärkande.

Resistens och reglering

Det låter väldigt bekymmersfritt, men till utmaningarna hör till exempel att bakterierna tenderar att bli resistenta mot viruset. Man har märkt att bakterierna under denna process förändras på ett positivt sätt: de går från att ha varit sjukdomsframkallande, det vill säga virulenta, till att bli avirulenta.

– Bakterierna blir alltså motståndskraftiga mot viruset, men samtidigt förorsakar de inte sjukdomar. Men det behöver undersökas närmare vad som händer egentligen i den här processen. Vad händer i genomet? Hur ser det ut? Genom att undersöka det får man också fram något som kallas virulensmekanismer, det vill säga de mekanismer bakterierna har för att förorsaka sjukdomen, säger Wiklund.

En annan utmaning är lagstiftningen. Biologisk bekämpning bygger på levande organismer, och det finns en utbredd oro för att virusen ska kunna sprida sina gener till värdorganismerna. Denna form av bekämpning är därför strikt kontrollerad av myndigheterna och kräver noggranna tester och analyser.

– Tillsvidare är det inte tillåtet att använda virus i EU, men man har tagit steg mot att luckra upp bestämmelserna. I England använder man samma typ av virus mot en bakterie som infekterar potatis och gör den mjuk. Då sätter man till virusen i något skede av produktionen och det är tillåtet att använda.

Samtidigt använder man bakteriofager på sjukdomar som drabbar människor i bland annat Ryssland och Georgien.
– Man använder dem mot besvärliga infektioner som orsakas av antibiotikaresistenta bakterier, eller mot hudsår som inte vill läka – till exempel kan diabetespatienter ha besvärliga bensår som beror på dålig blodcirkulation, säger Wiklund.

– Virusen fungerar väldigt bra. Man använder en cocktail som med jämna mellanrum byts ut mot nya. Det är inget nytt, man har använt dem sedan krigen och jag har inte hört att man haft några problem.

Akademilektor Tom Wiklund vid laboratoriet för akvatisk patobiologi vid Åbo Akademi, har beviljats 386 000 euro för forskningsprojektet Bacteriophage based technology to control Flavobacterium pathogens in aquaculture om biologisk kontroll av bakteriella infektioner hos fisk. Finansieringen ges av EU:s program BONUS (Blue Baltic) och Finlands Akademi, och fördelar sig över tre år.

Finansieringen utgör en del av en större projekthelhet, som totalt beviljades drygt två miljoner euro. Projektet koordineras av professor Mathias Middelboe vid Köpenhamns universitet, Danmark, och forskningsgruppen består av partners från Danmark, Finland och Polen. Utöver dessa ingår samarbetsparter från olika länder runt Östersjön: Ryssland, Litauen, Polen, Tyskland och Sverige.

Inom projektet undersöks och utvärderas nya metoder för att bekämpa specifika sjukdomar genom att utnyttja i naturen förekommande bakteriofager som infekterar och dödar sjukdomsframkallande bakterier hos odlad fisk. Målsättningen är att minska på användningen av antibiotika inom fiskodlingen genom att utveckla bakteriofagbaserade strategier och därigenom förbättra miljövänligheten, livsmedelskvaliteten och produktiviteten inom akvakulturen i Östersjöområdet.