Mikrobien tuottamat luonnonyhdisteet uusien lääkkeiden lähteenä

Abstract

Mikrobien tuottamat luonnonyhdisteet ovat jo pitkään olleet tärkeä osa lääketeollisuutta, mutta uusia lääkkeiksi sopivia yhdisteitä ei ole enää löydetty samaan tahtiin kuin aluksi. Uusille mikrobien tuottamille bioaktiivisille yhdisteille on kuitenkin kasvava tarve muun muassa mikrobilääkeresistenssin lisääntyessä. Mikrobeista erityisesti streptomykeetti-bakteerit ovat olleet vuosikymmenten ajan merkittäviä luonnonyhdisteiden lähteitä tuottaen esimerkiksi puolet tunnetuista antibiooteista.

Luonnonyhdisteet syntyvät biosynteesireittien tuloksena, ja synteesireittien eri vaiheista vastuussa olevat geenit sijaitsevat mikrobien DNA:ssa biosynteettisinä geeniryhminä (engl. biosynthetic gene cluster, BGC). Genomisekvensoinnin ollessa yhä laajemmin saatavilla ja genomitiedon analysoimiseen soveltuvien bioinformatiikan työvälineiden kehittyessä, mikrobien BGC:iden määrän on havaittu olevan huomattavasti suurempi, kuin niiden tuottamista yhdisteistä on voitu päätellä.

BGC:iden ilmentyminen on tarkkaan säädeltyä, ja niistä suuri osa on laboratorio-olosuhteissa ilmentymättömiä. Uusien luonnonyhdisteiden tuottamiseksi BGC:t täytyy pystyä aktivoimaan. Aktivointiin soveltuvia menetelmiä on runsaasti, ja niiden kehittämisen ovat mahdollistaneet muun muassa saatavilla olevan genomitiedon kasvava määrä sekä genomien muokkaukseen soveltuvien teknologioiden kehitys. Menetelmät on mahdollista jaotella tiettyihin BGC:ihin kohdistettuihin menetelmiin sekä laajemmin vaikuttaviin eli pleiotrooppisiin menetelmiin.