Forskere har identificeret en gigantisk virus, som angriber en bakterie, der er kendt for at være koblet til udvikling af diabetes og fedme.
En gigantisk virus giver forskere hovedpine. Det gør den ikke, fordi de bliver smittet med én eller anden eksotisk sygdom, men fordi forskerne simpelthen ikke kan forstå, hvorfor nogle virus skal blive så store.
CrAss-fagen (cross-assembly phage) er en fag – en virus som angriber bakterier – som er 10 gange større end HIV og findes i tarmene hos halvdelen af verdens befolkning, og så angriber den ikke mennesker, men derimod bakterier af slægten Bacteroides.
Bacteroides er kendt for at være involveret i udvikling af diabetes og fedme, så forskerne er meget interesserede i at forstå disse gigantiske virus.
Nu har forskere fået kortlagt hele crAss-fagens genom.
”Disse virus er så store, at forskere begynder at spekulere på, om de overhovedet er virus eller om de er noget andet. Og så er det interessant, at de har potentialet til at påvirke vores helbred, fordi de lever af at inficere bakterier, som er koblet til en masse sygdomme i mennesker,” fortæller en forsker bag det nye studie, Frank Møller Aarestrup, Professor og Leder, Forskningsgruppe for Genetisk Epidemiologi, DTU Fødevareinstituttet, Danmarks Tekniske Universitet (DTU).
Det nye studie er for nylig offentliggjort i Nature Microbiology.
Megafager er større end nogle bakterier
Normalt betragtes fager og megafager ikke som levende væsner. De betegnes i stedet som store molekyler, der har arvemasse i form af RNA eller DNA.
Når fagerne inficerer en bakterie, kan de enten overtage bakteriens funktion eller få bakteriens cellulære mekanismer til at kopiere fagens DNA og RNA, indtil bakterien revner, og nye fager flyder ud i omgivelserne.
Megafagerne giver dog forskere hovedpine. Mens de fleste fager er meget mindre end de bakterier, som de inficerer, er megafagen Lak-fagen større end de mindste bakterier og dermed svære at klassificere som andet end en levende væsen.
Flere fager end bakterier
Lak-fagens værtsbakterie formodes at være Prevotella, og crAss-fagens er Bacteroides. Mens dominans af Bacteroides i tarmene generelt kobles til negative sundhedseffekter i mennesker, kobles Prevotella til positive effekter.
Prevotella hjælper mennesker med at nedbryde genstridige plantestoffer i føden, og det er sundhedsfremmende.
”Når vi undersøger eksempelvis den samlede mængde DNA i en afføringsprøve fra grise, består op til to procent af DNA fra Lak-fagen. Det er rigtig meget DNA og også næsten lige så meget, som der er Prevotella-DNA. Det svarer lidt til, at der er næsten lige så mange løver som gnuer på savannen, hvilket ikke giver mening. Alt det peger på, at der er noget omkring de her megafager, som vi endnu ikke helt forstår. Måske har de andre værter, eller også er deres biologi ikke, som vi tror,” forklarer Frank Møller Aarestrup.
Fager har levet sammen med primater i millioner af år
I studiet har forskerne indsamlet afføringsprøver fra hele verden og analyseret DNA’et i dem. Ved at kigge på forholdet mellem indholdet af specifikke stykker arvemateriale i de mange prøver kan forskerne samle arvematerialerne i grupper, som udgør hele genomer.
På den måde var de i stand til at finde hele det gigantiske crAss-fag-genom og efterfølgende bevise i laboratoriet, at der virkelig var tale om én fag.
Forskerne fandt fagen i mere end halvdelen af de prøver, som de analyserede. Prøverne kom fra en tredjedel af alle verdens lande og fra samtlige kontinenter.
Derudover har forskere også fundet crAss-fag-lignende sekvenser blandt primater, hvilket peger på, at fagen har haft mennesker og andre primaters tarme som deres hjemsted i flere millioner år.
Det stærke tilhørsforhold til mennesker kan i sig selv give forskerne hovedpine.
”CrAss-fagen ser ud til at være associeret mere med mennesker, end den gør med Bacteroides. Ligesom herpesvirus eller bakterien Helicobacter har en evolution, som ligger tæt op ad menneskets, har crAss-fagen det også, men den smitter ikke os, hvilket gør associationen uforklarlig. Det er nærliggende at tro, at crAss-fagen så ikke smitter Bacteroides, men smitter noget andet og transmitteres fra mor til barn, men det efterlader også mange ubesvarede spørgsmål. Der er bare noget her, som vi ikke forstår endnu,” siger Frank Møller Aarestrup.
Fager kan bruges til at kurere sygdomme
Hvad forskerne til gengæld forstår er, at både Lak-fagen og crAss-fagen er gigantiske fager, der alt andet lige må have en stor betydning for sammensætningen af bakterier i menneskets tarme.
Bakteriesammensætningen i tarmene er direkte koblet til et hav af sygdomme: autisme, Alzheimers, fedme, diabetes og tarmsygdomme som Crohns og colitis ulcerosa (blødende tyktarmsbetændelse).
På den måde er de gigantiske fager potentielt medicinsk interessant, hvis lægemidler eller genmanipulation kan få dem til at opføre sig anderledes og skubbe sammensætningen af tarmbakterier i den ene eller anden retning: fagterapi.
"Eksempelvis kunne man skrue op for crAss-fagens muligheder for at inficere Bacteroides og på den måde nedbringer den bakterierelaterede risiko for at udvikle fedme eller diabetes."
Måske kan både crAss-fagen, Lak-fagen og andre store fager bruges til at skabe balance i tarmbakteriesammensætningen, så hele tarmmiljøet bedre kan modstå sygdomsfremkaldende bakterier som Salmonella.
”Vi er stadig i begyndelse af det her forskningsfelt, hvor vi prøver at finde og identificere megafagerne. Det næste naturlige skridt er at studere deres funktion og hvordan de påvirker den virkelige verden. Til at starte med skal vi simpelthen se, om de virkelig inficerer de bakterier, som vi tror de inficerer, og om de måske også kan inficere andre bakterier, der kan påvirke menneskets helbred,” fortæller Frank Møller Aarestrup.
Artiklen ”Global phylogeography and ancient evolution of the widespread human gut virus crAssphage” er udkommet i Nature Microbiology. In 2016, Novo Nordisk Fonden tildelte en Challenge Programme-bevilling på 60 millioner kroner til Frank Møller Aarestrup for projektet ”Global Surveillance of Antimicrobial Resistance”.
