Prisbelønnet dansk forsker kan høre hvad bakterier siger til hinanden om infektioner

Nanofysiker og molekylærbiolog, Fatima AlZahra’a Alatraktchi, er godt på vej til at revolutionere diagnosticering af sygdomsbakterier i vores kroppe, i kraft af at hun kan måle og oversætte, hvad bakterier siger, når de snakker med hinanden.

I hendes startup PreDiagnose har 29- årige MSc Eng. PhD, Fatima AlZahra’a Alatraktchi, ved hjælp af nano- og mikroteknologi udviklet et håndbårent apparat og en særlig følsom nanosenser, som kan afkode bakteriernes sprog, og således diagnosticere bakterielle infektioner, inden de kan måles med mikrobioelle dyrkninger og inden, at de løber løbsk og udvikler sig fatalt.

”Bakterier taler sammen og kommunikerer om, hvornår de er tilstrækkeligt mange til sammen at bryde ud som sygdom. Indtil da lever de i skjul for immunforsvaret. Jeg tænkte, at det måtte være muligt at måle deres kommunikation og lære at forstå, hvad de siger, og oversætte dette. Så det er disse kommunikationssignaler, som bakterierne blandt andet anvender i de tidlige faser, når de forbereder sig til infektion, som nanosensoren fanger og oversætter for os. Vi kan se bakteriernes sprog” forklarer hun og uddyber:

”Sensoren kan fortælle os, hvilken bakterie det handler om, og hvor bakterierne er i deres livsforløb, så vi kan starte behandling med det samme med det rigtige præparat. Altså både den rigtige behandling fra starten og tidligere end ellers. Blandt andet også så man på den måde undgår resistens ved at være nødt til at behandle med et bredspektret præparat, mens man venter på de mikrobiologiske dyrkninger.”

Fatima AlZahra’a Alatraktchi’s sensor kan i princippet afsløre en lang række bakterier, men en særligt udviklet sensor, (PseudoSense (Pseudomonas aeruginosa sensor) eksisterer i dag som en prototype særligt udviklet til en af de mest problematiske bakterier i sundhedsvæsnet, nemlig Pseudomonas aeruginosa, PA. Bakterien udgør en alvorlig risiko for patienter, der er ramte af for eksempel cystisk fibrose, cancer, urinvejsinfektioner og nosocomial lungebetændelse. Disse patienter lider i dag under sene og ikke tilstrækkeligt sensitive diagnostiske teknikker, hvilket for patienterne resulterer i blandt andet risiko for resistens, forsinkede og dermed vanskeligere behandlinger, dårlig livskvalitet og forkortet livslængde.

”Vores PseudoSense kan på mellem 30 og 60 sekunder på stedet og helt uden mikrobiologiske dyrkninger diagnosticere, om patienten har en PA infektion. Uanset om det er en akut infektion eller en skjult og slumrende. Ligesom vi kan monitorere oftere på grund af den manglende ventetid for mikrobiologiske dyrkninger, som kan tage op til tre-fem dage,” forklarer Fatima AlZahra’a Alatraktchi, der er i færd med enkelte finpudsninger af en prototype, som skal certificeres til anvendelse på patienter: 

” Det er rigtigt spændende, at vi er så tæt på. Men rigtigt spændende bliver det også, om den kan betyde, at tidligere diagnosticering og behandling vil gøre en væsentlig forskel for patienterne. Altså om det, at vi kan diagnosticere og fange bakterierne meget tidligere betyder, om vi helt kan undgå, at de overhovedet når at bliver syge af bakterien. For hvorvidt at tidlig opsporing og behandling, som videnskaben tror, betyder, at man kan slå bakterierne ned og således slet ikke bliver syg, har man faktisk ikke evidens for endnu. Og evidens og validering, som vi arbejder meget systematisk og grundigt med, er afgørende vigtig for os, for det hele handler om at kunne skabe en positiv afgørende forskel for patienterne. I hvilken grad sensoren så også har denne meget vigtige betydning for patienterne, går vi i gang med at finde ud af, når sensoren er godkendt til brug på patienter." 

At den lille nanosensor, som er wireless forbundet til en app på mobil eller Ipad, er evidensbåren og rent faktisk virker, og at den virker hver gang, har Fatima AlZahra’a Alatraktchi  blandt andet fået dokumenteret på Rigshospitalet, hvor en lignende sensor, som hun udviklede gennem ni måneder, blev testet på 62 patienter med cystisk fibrose. Resultaterne dokumenterede 100 procent nøjagtighed og en diagnosticeringstid på 30 sekunder overfor kun 58,8 procents korrekthed ved traditionelle in vitro tests samt et diagnostisk efterslæb på mellem to og fem dage. Hertil kom, at hun desuden kunne fastslå, at sensoren opdagede fortsatte bakterieinfektioner hos over halvdelen af de cystiske fibrosepatienter, som klinikken ellers vurderede frie for farlige bakterier efter behandling, fordi deres egne traditionelle diagnostiske metoder overså dem. På Rigshospitalets hjemmeside står der blandt andet om forsøgene:

”Resultaterne viste komplet overensstemmelse mellem sensoren og PCR udfaldene. Derudover, har sensoren kunnet påvise, at mange patienter som ved dyrkningsmetoden konkluderes at være fri for P. aeruginosa’ i langt de fleste tilfælde i virkeligheden er koloniseret. Ved hjælp af denne nye teknologi er det nu en mulighed at påvise P. aeruginosa tidligere end det er muligt i dag, hvilket sandsynligvis vil give større chance for at udrydde bakterierne.”

Om at fange bakterier tidligt siger Fatima AlZahra’a Alatraktchi:

”Lige nu arbejder vi med at finde ud af, hvor meget tidligere, vi kan fange en bakterie. Tidligere bioinformatiske studier har vist, at der kan gå mere end tre år, før bakterierne bryder ud som sygdom eller bliver opdaget ved en dyrkning. Og i forhold til akutte bakteriesygdomme nogle uger før sygdomsudbrud. Men i sidste ende handler det formentligt om, hvilken sygdom det er,” fortæller Alatraktchi, hvis håb er, at sensoren i sidste ende vil kunne anvendes i eget hjem af patienter, som således kan tjekke sig selv og om nødvendigt straks få udskrevet det korrekte og mest virksomme antibiotika hos deres praktiserende læge, inden eventuel sygdom bryder løs.

”Sensoren vil således også kunne være en hjælp til patienten eller lægen til at dobbelttjekke, om den givne type antibiotika har udryddet bakterien efter endt behandling. Ligesom lægen løbende vil kunne monitorere bakteriens status,” siger Fatima AlZahra’a Alatraktchi, der allerede har modtaget en stribe priser fra blandt andre DTU som årets Phd, fra Lundbeck fonden og udpeget som Forbes 30 under 30 i Europas Sundhed og videnskabs kategori, som en af årets mest fremstående forskere, men som alligevel er paa udkig efter ressourcer til de helt store visioner:

”Det er klart, at jo flere midler vi har, des tættere er vi på, at PreDiagnoses løsninger kan være i hænderne på læger og helt almindelige patienter.  Vi gør, hvad vi kan med de midler vi har. Men der er meget større planer for, hvor vi ville være, hvis vi havde flere økonomiske ressourcer. Og jeg ved nøjagtigt, hvor jeg vil hen, og vi skal også nok komme derhen. Det jeg arbejder hen imod er ikke en forbedring af nuværende diagnostik, det er et spring fra det vi har frem til noget helt andet. Timingen kunne ikke være bedre, og teknologien er på plads. Vi skal sådan set bare gøre det. Visionen er, at vi alle skal kunne forstå vores egne bakteriers sprog og have mulighed for at respondere. Ikke kun i forhold til infektioner men ogsaa i forhold til vores ’gode’ bakterier.

Fatima AlZahra’a Alatraktchi giver et yderligere indblik i sine planer i hendes TEDx talk: Hacking into the secret communication... of bacteria, som kan ses på Youtube.