Tävlingen som ska hejda superbakterierna

Det här är en artikel från 2014.

En stormig kväll i slutet av oktober år 1707 förliste fyra brittiska krigsskepp nära Scillyöarna vid Storbritanniens sydvästra spets. Över 1 400 sjömän på hemväg från Gibraltar miste livet. Sjökatastrofen var en de värsta i Storbritanniens historia. Orsaken var att någon tagit fel på longituden, det vill säga positionen i öst–västlig riktning.

Allmänheten blev bestört. Navigering var en strategisk fråga i en tid då imperiets fartyg fick allt större betydelse i världspolitiken. I det brittiska parlamentet utbröt en debatt om vad som borde göras för att förhindra liknande haverier i framtiden.

Svaret kom år 1714. Parlamentsledamöterna enades då om att inrätta ett pris på 20 000 pund till den som kunde bestämma longituden med en felmarginal på högst en halv grad. Den som först lyckades med det var John Harrison, snickarson från Yorkshire och självlärd urmakare. Han löste problemet genom att konstruera en klocka med aldrig tidigare skådad precision.

Jämnt tre hundra år senare är det dags för en ny upplaga av Longitudpriset. Storbritanniens premiärminister David Cameron lanserade idén vid ett G8-möte på Nordirland förra sommaren. Via tv-programmet Horizon från BBC fick allmänheten sedan rösta om vilket världsproblem som just nu är viktigast att lösa. Det vinnande alternativet blev antibiotikaresistenta bakterier – i hård konkurrens med mänsklighetens behov av bland annat mat och rent dricksvatten.

Priset kommer att delas ut till den som utvecklar ett test som snabbt visar om någon som är sjuk verkligen behöver antibiotika, och vilket preparat som i så fall är bäst. Tanken är att sådana diagnoser ska minska risken för att antibiotika används i onödan eller på fel sätt, vilket leder till att bakterier blir resistenta.

– Vi har ägnat månader åt att tala med experter runt om i världen för att få hjälp att utforma priset, säger Tamar Ghosh, som arbetar på den brittiska stiftelsen Nesta och är projektledare för Longitudpriset.

En av experterna heter Aman Russom och är forskare på Kungliga tekniska högskolan, KTH, i Stockholm.

– De hörde av sig för få hjälp att veta var ribban ska ligga, säger han.

Aman Russom arbetar med en metod för att kartlägga bakterier som orsakar blodförgiftning. Det är en livsfarlig sjukdom. I svåra fall ökar risken att dö med ungefär tio procent för varje timme som går innan patienten får intravenös antibiotika. Därför brukar läkare snabbt sätta in flera preparat samtidigt mot breda grupper av bakterier. Sedan dröjer det minst ett dygn innan laboratoriet levererar resultat som kan hjälpa läkarna att hitta den bästa möjliga behandlingen.

– Med miniatyriserad teknik på mikrochip kan vi minska tiden rejält, säger Aman Russom.

Nyckeln är att hoppa över den långsamma odlingen i petriskålar, en metod som mikrobiologer har använt i mer än ett sekel. Det går mycket snabbare att isolera bakterierna direkt från blodprovet och sedan analysera deras arvsmassa.

På en bänk i Aman Russoms laboratorium står en prototyp till apparaten som ska klara det jobbet. Ett virrvarr av trådtunna plaströr löper mellan plåtlådor i olika storlekar och provrör förseglade med färgglada lock.

I ena änden sprutas blodet in. I den andra finns en tunn glasskiva som samlar in bakteriernas arvsmassa för genetisk analys. Alla steg däremellan är automatiserade.

En av svårigheterna är att varje milliliter blod från en patient med blodförgiftning innehåller miljarder blodceller, men som mest ett hundratal bakterier. Aman Russom och hans medarbetare testar olika lösningar på problemet, bland annat ett slags sil som släpper igenom bakterier men inte blodceller.

Forskarna på KTH planerar att ge sig in i kampen om Longitudpriset med sin prototyp. Alla är välkomna att delta, även uppfinnare utan någon koppling till universitet eller medicintekniska företag. Den vinnande metoden ska gå att använda utan något avancerat laboratorium. För att fungera även i fattiga länder måste den dessutom vara billig. Varje test får kosta högst en femtiolapp och resultatet ska vara klart inom en timme, enligt de än så länge preliminära reglerna. Vinnaren kommer att utses om fem år.

– Det är ett fantastiskt bra initiativ, säger Gunnar Kahlmeter, klinisk mikrobiolog och tills nyligen president för ESCMID, ett vetenskapligt sällskap som varje år lockar 10 000 infektionsläkare och mikrobiologer från olika länder till en stor kongress.

Han beskriver läget med allt fler resistenta bakterier som förtvivlat. Under ett decennium efter andra världskriget lanserade läkemedelsbolagen nya typer av antibiotika varje år. Sedan blev det allt trögare. I dag har det gått över ett kvartssekel sedan ett i grunden nytt preparat kom ut på marknaden. Samtidigt uppstår resistens allt snabbare.

Världshälsoorganisationen varnar för att vanliga infektioner kan bli dödliga redan under det här seklet på grund av att antibiotika inte längre biter.

– Det har blivit otroligt viktigt att ställa rätt diagnos tidigt för att undvika behandling i blindo, som misslyckas oftare och oftare, säger Gunnar Kahlmeter.

Han förklarar att ett effektivt test måste besvara tre frågor. För det första gäller det att ta reda på om en infektion verkligen beror på bakterier, och inte virus eller något annat som antibiotika inte biter på. Nästa steg är att identifiera vilken bakterie det handlar om. Det är viktigt eftersom varje preparat fungerar bäst på en viss grupp av bakterier, bland annat beroende på hur deras cellvägg är uppbyggd. Det sista steget är att ta reda på vilka antibiotika som bakterierna är resistenta mot.

Allt detta är fullt möjligt i dag. Men det är dyrt och tar för lång tid. Bara en försumbar del av all antibiotika som världen konsumerar bygger på en noggrann diagnos.

Med ökande resistens blir diagnostiken än viktigare. Den bakterie som orsakar flest infektioner i världen är Escherichia coli, som ingår i den normala tarmfloran. Bakterien ligger bakom det stora flertalet av alla urinvägsinfektioner, men kan också orsaka blodförgiftning, magkrämpor, hjärnhinneinflammation hos nyfödda och andra sjukdomar.

I Sverige är E. coli sällan resistenta. Här beror tre fjärdedelar av urinvägsinfektionerna på bakterier som är känsliga för alla lämpliga antibiotika. I Spanien gäller det bara hälften av fallen. Och de stammar som är resistenta mot ett preparat blir lätt resistenta mot flera.

– I ett sådant sammanhang vore det bra med ett snabbt test som kan identifiera bakterien, och utesluta de tio vanligaste typerna av resistens, säger Gunnar Kahlmeter.

Den tekniska utvecklingen ger nya möjligheter att kartlägga bakterier. Det gäller inte minst genetiska metoder. Den så kallade PCR-tekniken kan masskopiera utvalda delar av arvsmassan. Olika varianter av tekniken används redan rutinmässigt, både för att identifiera bakterier och för att ta reda på om de bär på några gener som gör dem resistenta mot antibiotika.

Genetiska metoder kan bara avslöja kända resistensgener, inte några nya. Det krävs odlingar för att säkert avgöra vilka antibiotika som biter. Fördelen med genetiska analyser är att de ger användbar information mycket snabbare.

Allt fler laboratorier har börjat avläsa hela arvsmassan hos bakterier, det så kallade genomet. I fjol rapporterade brittiska forskare att de har avläst genomet hos tuberkelbakterier från en lungsjuk 38-årig man. Resultatet avslöjade att smittan var resistent mot nio kända antibiotika.

Med traditionella odlingsmetoder skulle det ha tagit mellan en och två månader att få fram resultaten, eftersom tuberkelbakterier växer så långsamt. Avläsningen av genomet var klar på mindre än en vecka. Därmed kunde mannen få rätt medicin mycket tidigare än vad som annars varit möjligt.

En metod som tar flera dagar lär inte räcka för att vinna Longitudpriset, men utvecklingen går fort. Apparaterna som avläser ett helt genom blir effektivare för varje ny årsmodell. Deras kapacitet ökar mycket snabbare än datorernas.

En helt annan teknik för att kartlägga bakterier bygger på laserstrålar och elektriska fält. Metoden kallas masspektrometri. Kemister har använt den i decennier för att identifiera olika slags molekyler. Sedan några år tillbaka har masspektrometrin gjort succé på sjukhuslaboratorier.

Själva apparaten liknar en sodastream i jätteformat. Ett exemplar finns på ett labb vid Avdelningen för klinisk mikrobiologi på Karolinska universitetssjukhuset i Solna.

– Den kan identifiera bakterier på några sekunder, säger Christian Giske, biträdande överläkare på avdelningen.

Man placerar bakterier på en stålplatta och skjuter in den i maskinen. En pulserande laserstråle sliter bakterierna i småbitar, som sedan blir laddade och flyger genom ett elektriskt fält. Små bitar flyger fort, stora långsamt. En detektor i andra änden registrerar alla bitar i storleksordning. Resultatet blir ett slags fingeravtryck, ett spektrum av fragment som sedan jämförs med spektra från kända bakterier i en databas. Efter några ögonblick visar en datorskärm vilken bakterie som fanns i provet.

– I princip kan man också hitta vissa typer av resistens, säger Christian Giske.

Proteiner som bakterier använder för att bryta ner eller pumpa ut antibiotika påverkar deras fingeravtryck. Det går inte att hitta alla typer av resistens, men apparaten ger blixtsnabba besked.

En nackdel är att metoden fungerar bäst på rena kolonier av odlade bakterier. Och odling tar tid. Därför hoppas Christian Giske att nya sätt att isolera bakterier ska snabba på analyserna.

Apparaten i hans laboratorium kostar ungefär en miljon att köpa, vilket gör det svårt att uppfylla Longitudprisets krav på låga kostnader. Det finns forskare som drömmer om att det ska bli möjligt att sänka priset genom att krympa masspektrometern till något som ryms på ett mikrochip. En sådan apparat skulle kunna bli en het kandidat till Longitudpriset. Men det finns gott om andra uppslag.

I Uppsala finns två företag som har bestämt sig för att vara med i tävlingen om Longitudpriset, båda avknoppade från Uppsala universitet. Gradientech håller till i ett vitt femvåningshus strax söder om stadskärnan.

– Longitudpriset ligger i linje med det vi redan gör. Det blir som en extra morot, säger Sara Thorslund, vd på Gradientech.

Företaget har utvecklat ett videoövervakat odlingskärl som visar hur mycket av upp till åtta olika antibiotika som behövs för att knäcka en viss bakterie. Med traditionella metoder kommer resultaten som regel efter ett dygn eller mer. Den nya tekniken ger svar efter tre till fyra timmar, vilket alltså är längre än tävlingens tidsgräns på en timme.

– Med kortare tid blir känsligheten sämre. Men det kan gå att komma under en timme.

Prisgränsen på en femtiolapp är däremot inget bekymmer, enligt Sara Thorslund.

ett grannhus finns företaget Q-linea som försöker hitta ett bättre sätt att diagnosticera blodförgiftning, delvis i samarbete med Aman Russom på KTH. Företaget använder genteknik för att identifiera bakterier, och en helt ny odlingsteknik för att avgöra om det finns något antibiotikum som biter.

– Vi söker patent och innan det är beviljat kan jag inte säga hur det går till, säger Jonas Jarvius, vd för Q-linea.

Men han berättar att tekniken bygger på att studera hur enskilda bakterier delar sig, och att svaret i bästa fall kommer redan efter en delning. För snabbväxande bakterier innebär det mindre än en halvtimme.

Longitudpriset välkomnar bidrag som rör vitt skilda bakterieinfektioner. Ett test som svarar på någon av följande frågor skulle kunna vara värt prispengarna, enligt Longitudprisets webbplats: Är den här patienten smittad av tuberkelbakterier? Är detta en urinvägsinfektion? Vilket antibiotikum fungerar bäst för den här patienten med hjärnhinneinflammation?

Startfältet kommer alltså att innehålla ett brett spektrum av idéer. Frågan är hur en vinnare ska koras. Longitudprisets webbplats ger vaga besked: ”De tävlande kommer att bedömas efter hur stora potentiella globala hälsofördelar deras diagnostik kommer att skapa.” Vem som lyckas bäst med det blir en tolkningsfråga. Det ursprungliga Longitudpriset från 1714 hade en tydligare mållinje. Ändå blev det bråk.

Urmakaren John Harrison arbetade hela sitt vuxna liv med att bygga klockor med allt bättre precision. Bästsäljarboken Longitud (på svenska 1997) av Dava Sobel återger hans historia.

År 1761 avseglade HMS Deptford från Portsmouth på brittiska sydkusten till Jamaica med en av John Harrisons klockor ombord. Vid hemkomsten visade det sig att klockan hållit tiden tillräckligt väl för att göra det möjligt att bestämma longituden enligt tävlingens regler. John Harrison begärde att få prispengarna – men fick nobben.

Den brittiske hovastronomen Nevil Maskelyne fnös åt den mekaniska anordningen. Han föredrog astronomiska metoder, och lyckades övertyga priskommittén att inte dela ut belöningen. En lång och bitter kamp slutade med att John Harrison vid åttio års ålder fick en summa motsvarande Longitudpriset av det brittiska parlamentet, men priskommittén erkände honom aldrig som vinnare.

Storbritanniens nuvarande hovastronom heter Martin Rees. Han är ordförande i den kommitté som kommer att bestämma vem som ska få det nya Longitudpriset. Lord Martin tror inte att historien med långdragna strider om prispengarna kommer att upprepa sig. I en tidningsintervju förklarade han varför:

– Jag kommer inte att vara ett lika stort surkart som min företrädare var.