Ny metode revolutionerer bakterieforskning
Forskere fra Aalborg Universitet har udviklet en metode, der langt hurtigere og mere nøjagtigt kan fremskaffe genomer fra svært tilgængelige bakterier. Metoden lover vind i sejlene for både den grundvidenskabelige forståelse af bakteriers funktion og biotech-industriens udvikling af nye produkter.
Foto: AAU
Den nuværende mangel på viden kan illustreres på følgende måde: Alle jordens bakteriearter kan inddeles i cirka 80 overordnede klasser eller grupperinger. Kun i 30 af klasserne er enkelte eller flere bakteriearter kortlagt helt ned i genetisk detalje; et faktum, der begrænser forskernes mulighed for at forstå bakteriernes funktion og opførsel, og dermed muligheden for at kontrollere eller udnytte bakterierne.
I løbet af de næste få år vil dette dog ændre sig markant – forskere fra Institut for Kemi og Bioteknologi ved Aalborg Universitet har nemlig i skarp konkurrence med internationale konkurrenter udviklet en metode, der kan kortlægge genomer fra bakterier, der hidtil har undsluppet forskernes forsøg på indfangning.
- Vi har udviklet en metode, der kan give os greb om genomer, også kaldet kromosomer, fra de mange bakterier, man ikke kan dyrke i et laboratorium, og når man kender deres genom kan man forudsige, hvad bakterierne kan og gør, og bruge det til at forstå, styre og kontrollere bakteriesamfund, fortæller Per Halkjær Nielsen, professor ved Institut for Kemi og Bioteknologi, og en af forfatterne til den videnskabelige artikel om metoden, der netop er bragt i Nature Biotechnology.
50 bakterieklasser på fem år
Forskernes opdagelse består helt konkret af en metode, der langt mere effektivt end hidtidige metoder kan finde genomer fra enkelte bakterier i såkaldte metagenomer. Et metagenom er groft sagt DNA information fra alle bakterier, der er i en prøve, for eksempel et skrab fra en tand, en klump jord eller vand fra Atlanterhavet.
De 30 bakterieklasser, der allerede er delvist kortlagt, er blevet det ved, at forskerne først har isoleret bakterier, der repræsenterer de enkelte klasser, dyrket dem i et laboratorium og så kortlagt genomerne. Men for de mange andre bakterieklasser har man endnu ikke kunnet isolere repræsentanter, og her har forskningen hidtil løbet panden mod en mur.
- De seneste år har alle de store forskergrupper rundt omkring i verden, der arbejder med dette område, forsøgt at gøre det, vi nu har gjort. Nogle er kommet et stykke vej, men vi har lavet en klar forbedring af de hidtidige metoder, som medfører, at man formentlig inden for de næste fem år vil have kortlagt genomerne for alle de bakterieklasser, der endnu ikke er kortlagt, siger Per Halkjær Nielsen.
Ph.d.-studerende overhaler alle
Ophavsmanden til den nye metode er den ph.d.-studerende Mads Albertsen, der på trods af sin korte erfaring som forsker har formået at overhale adskillige internationale forskergrupper indenom.
- Vi stødte ind i problemet med at isolere bakteriegenomer fra metagenomer, men så kom en dygtig studerende, Mads Albertsen, med en genial idé, siger Per Halkær Nielsen, der også er Mads Albertsens ph.d.-vejleder.
Mads Albertsens idé var at sammenkøre flere forskellige prøver, der indeholder samme bakterie, og lede efter de ting, der stemmer overens i de forskellige prøver. Han forklarer, at det minder om den måde, man finder en mobiltelefons position, såkaldt triangulering.
- Ved at have flere forskellige prøver, hvor de samme bakterier er til stede i forskellig hyppighed, kan vi udpege enkelte bakterier og kortlægge deres genom – selvom der er mange forskellige bakterier i til stede i metagenomet, forklarer Mads Albertsen.
Et meget stort fremskridt
Ud fra Mads Albertsens idé har forskerne videreudviklet på metoder til at trække DNA ud, til at behandle data og fundet nye måder at kombinere analysemetoder. De har også skrevet nogle nye programmer, der bidrager i analysen. Og resultatet er altså samlet set en metode, der virkelig rykker feltet fremad.
- Interessen for det her er meget stor, og også større, end vi måske havde troet. Det er noget, mange gerne har villet i lang tid, og derfor betyder metoden meget for en masse forskere, fra dem der arbejder med grundlæggende forståelse af bakterier til dem, der udvikler lægemidler og kemikalier. Når artiklen er publiceret i Nature Biotechnology, vil de alle have adgang til metoden, fortæller Per Halkjær Nielsen.
Forskerne arbejder videre med den nye metode, som nu skal bidrage i praksis til at kortlægge de mange bakterier, hvis funktion man ikke kender.
- Vi skal bruge metoden til at finde bakterier, hvis genomer ser interessante ud. Vi har en række projekter i gang, lige fra bakterier på svampe i koralrev til bakterier, der arbejder i biogasreaktorer, fortæller Per Halkjær Nielsen.
Kilde: AAU
