Wallenberg Academy Fellows

Kunskap om bakteriers Akilleshäl kan leda till nya antibiotika

Felipe Cavas mål är att tolka de nya rön om bakteriers cellväggar som vuxit fram. Väggarna är bakteriens svaga punkt – deras Akilleshäl. En svaghet som kan utnyttjas både för att besvara grundläggande vetenskapliga frågor och för att bekämpa bakteriella sjukdomar.

– Cellväggarnas förändringsförmåga har tidigare varit okänd. Vi har startat ett forskningsprogram med syftet att avslöja och utnyttja cellväggarnas flexibilitet. För att lyckas med det utvecklar vi en databas där vi samlar all data, berättar Felipe Cava vid Umeå universitet.

Forskargruppen, som har kompetenser inom olika områden, ska kartlägga cellväggars kemi och struktur i en mängd olika bakterier för att sedan undersöka hur de påverkas av den omgivande miljön. Förhoppningen är att kunskaperna på sikt ska resultera i ny antibiotika som avväpnar bakterierna istället för att som i dag, dödar dem.

– Det kan låta som ett omöjligt uppdrag, men min tidigare forskning på Harvard University, som visade att bakteriernas cellväggar är formbara och varierar stort, gör att jag tror att det är möjligt. Men det kommer att ta lång tid och kräva mycket resurser innan vi är där, säger Felipe Cava.

Därför menar han att det är helt nödvändigt med långsiktiga anslag som just Wallenberg Academy Fellows.

”Wallenberg Academy Fellows är mer än ett anslag. Det mentorskapsprogram som ingår hjälper en att utvecklas som gruppledare. Det är positivt och väldigt viktigt.”

Men han säger också att han inte kan garantera att resultaten leder till en utveckling av nya antibiotika.

– Hur som helst kommer vi att skapa en unik plattform för förståelse av cellväggar. Databasen kommer att bli viktig när det gäller att förstå bakteriernas relationer till närliggande organismer på alla nivåer och deras anpassningsförmåga till förändringar i miljön.

Penicillinet revolutionerade sjukvården på 1940-talet och har sedan dess räddat livet på miljontals människor. Det är ett antibiotikum som bryter ner bakteriernas cellväggar och dödar bakterierna. Men läkemedlet är trubbigt.

– Det orsakar massförstörelse bland bakterierna. Det slår mot flera bakteriestammar och skadar samspelet mellan olika bakterier, även de som gör nytta, konstaterar Felipe Cava.

Biverkningar som exempelvis diarréer kan då uppstå. Den ökade antibiotikaresistensen gör också att behovet av nya antibiotika är stort.

Avväpna – inte döda

Länge trodde man att de enda goda bakterierna var de som var döda. Men de senaste åren har det visat sig att vi är omringade av miljontals olika välgörande bakterier.

– Bakteriernas cellväggar är centrala för min forskning. De har en struktur som både fungerar som en skyddsbarriär och en kommunikationsväg, ett slags fönster för att avläsa omgivningen, berättar Felipe Cava.

Han är särskilt intresserad av cellväggarnas peptidoglykanskikt. Många antibiotikasorter förhindrar just peptidoglykanbildning.

Att attackera endast de sjukdomsalstrande bakteriernas cellväggar är ett outforskat område. De kunskaper som finns bygger på äldre forskning och ett fåtal bakteriestammar som är framtagna i laboratoriemiljö.

– Jag vill studera bakterierna i deras naturliga miljö för att se hur cellväggarna förändras i olika omgivningar, hur de påverkas av andra bakterier och hur formbara, plastiska, de är och vilken betydelse det har för utveckling av sjukdom.

Han hoppas att detta ska leda till att man kan identifiera mekanismer som gör det möjligt att oskadliggöra just den bakteriestam man vill avväpna. Och inte som i dag orsaka massdöd.

Viktigt med samarbete

Felipe Cava upptäckte tillsammans med några kollegor att vissa bakterier släpper ut ämnen som kallas icke-kanoniska D-aminosyror, NCDAA, i sin omgivning. NCDAA kan förstöra eller förstärka andra bakteriestammars väggkonstruktioner. Upptäckten resulterade i en artikel i Science 2009.

– Det finns en inneboende dynamik, alla bakterier producerar inte NCDAA men många kan ändå ta in aminosyrorna och använda dem. Sådana här samspel kan betyda mycket för till exempel vår tarmflora.

Studierna av bakteriernas cellväggar är sammankopplande med många andra ämnesområden. Vilket också blir tydligt när Felipe Cave berättar att han samarbetar med ett 30-tal forskargrupper.

– Jag tycker att det är roligt, men området är också så komplext att det kräver ett brett samarbete.

Den synen präglar också honom som gruppledare för den forskningsgrupp han leder vid Umeå universitet.

– Mitt labb är eklektiskt. Jag ger medarbetarna frihet att prova sina idéer. Idéer från olika människor skapar en kreativ miljö. Själv är jag inte så mycket i labbet längre. Jag ser min vetenskap mer och mer genom andras ögon.

Avgörande med ett fungerande familjeliv

Felipe Cava kommer ursprungligen från Spanien. Efter tre år på Harvard återvände han. Trots att han fick ta del av Spaniens främsta forskarprogram gjorde den ekonomiska krisen att han inte såg någon framtid i Spanien.

– Anslagen smetades ut och blev kortsiktiga. Ingen vågade satsa på det okända. Jag vill bryta ny kunskap. Jag hade aldrig hört talas om Umeå, men blev tipsad om att det fanns möjlighet att ta del av flera karriärprogram. Och när jag förstod att man var outstanding inom infektionsbiologi och dessutom hade en nationell metabolomikplattform…

Att hans fru också rekryterades till Umeå universitet gjorde valet ännu lättare.

– Man måste ha ett fungerande familje- och socialt liv för att lyckas. I Umeå är det många som hjälper oss och våra två små barn att trivas. Den excellensstämpel som ett Wallenberganslag ger, hjälper också till.

Text Carina Dahlberg
Bild Magnus Bergström