Medisinsk sink blir fra 2022 forbudt i hele EU (og Norge, red.anm.) som veterinært legemiddel mot avvenningsdiaré hos smågriser som får problemer med magen når de skal over på fast føde. Derfor må det komme nye alternativer, og helst i full fart.
Et av forsøkene som nettopp har blitt satt i gang ved Aarhus Universitet, er fôrtilsetning av et bestemt protein utviklet fra lama-antistoffer, som kan forebygge infeksjoner fra sykdomsfremkallende bakterier. Det er enklere å produsere, og holder seg bedre i fôret enn hvis man bruker antistoffer fra mennesker eller griser, noe som også kan virke mot sykdomsfremkallende bakterier.
Utover dette har proteinet bare bindingsfunksjoner, og aktiverer ikke immunforsvaret, noe som heller ikke er nødvendig i denne sammenhengen.
Proteinet, som også kalles en «nanobody», har den funksjonen at det binder seg til og blokkerer for bakterienes evne til å feste seg i tarmen og gjøre grisene syke. De innledende studiene viser at bakteriene i stedet sendes ut med avføringen.
– Toksinproduserende E. coli er en stor utfordring i svineproduksjonen. Medisinsk sink hjelper til med å forebygge diaré, men forurenser bakken. Derfor er det fornuft i å erstatte det med noe forebyggende som bare blir nedbrutt i bakken etterpå, forteller Andreas Laustsen.
Han er medeier i bedriften Bactolife, som leder prosjektet Ablacto+ i samarbeid med Danmarks Tekniske Universitets DTU Bioengineering, Aarhus Universitets Institut for Husdyrvidenskab samt Novozymes og Landbrug & Fødevarers forskningsenhet Seges Svineproduktion.
Bakterier sprøyter toksiner som en slange
Andreas Laustsen har dessuten blogget på ing.dk i en årrekke om forskning på antistoffer mot gift fra forskjellige eksotiske dyrearter, og det er gjennom dette arbeidet at han fant ut at det var mange overlappinger til andre typer forskning.
– Her dreier det seg også om proteiner som binder seg til et spesifikt mål som er veldig lik den måten antistoffer fungerer på. Bakteriene i grisetarmen oppfører seg på en måte som en slange som sprøyter toksiner ut, så på den måte var det nærliggende å prøve ut denne veien også, sier Andreas Laustsen, som raskt fikk hanket inn sin tidligere studiekamerat fra DTU, Sandra Wingaard Thrane, som partner.
De har nå fått 11 millioner danske kroner (ca. 16 mill. norske) fra Miljø- og Fødevareministeriets næringsstøtteordning GUDP for å markedsmodne produktet sammen med samarbeidspartnerne sine.
Bakteriene slår seg vanligvis ned i grisetarmen ved å klebe seg fast i tarmveggen ved hjelp av små hår på bakteriens overflate; de såkalte adhesinene. Der blir de sittende og «spytte ut» toksiner for å utkonkurrere andre bakterier og gi grisen diaré, slik at de kan lykkes med å spres i miljøet og infisere andre griser.
Lama-proteinene hindrer bakteriene i å sette seg fast på celleveggen ved å binde seg til adhesinene, og forhindrer dermed at bakteriene klarer å feste seg i tarmen. I stedet vil de skylles rett gjennom tarmen og ut med avføringen.
Balanse i tarmen
Skulle de likevel til en viss grad lykkes med å kolonisere seg, kan andre proteiner hjelpe til med å nøytralisere bakterienes toksiner, og ifølge Andreas Laustsen er fordelen at bindingsproteinene er veldig spesifikke, slik at det ikke går ut over grisens gode bakterier, noe som for eksempel en antibiotikabehandling også ville ta knekken på.
På den måten skal de hjelpe til med å skape en balanse i tarmen, slik at grisene forhåpentlig aldri rekker å bli syke og må behandles.
At akkurat denne type protein har kommet på banen, skyldes at lamaenes antistoffer består av bare én peptidkjede i motsetning til våre egne, som består av to kjeder.
Når det bare er én kjede, er proteinet langt enklere og billigere å produsere, og da er det heller ingen risiko for at de to kjedene går fra hverandre hvis omgivelsene blir ustabile.
Og nettopp fordi det må kunne tilsettes som pulver i fôr som kan være mer eller mindre fuktig og bli utsatt for endringer i temperaturer og pH-verdi, må proteinet være svært stabilt, forteller Andreas Laustsen.
Større forsøk på gang
Proteinet har allerede blitt testet i det små, både i laboratoriet og i dyr, og resultatene var lovende, forteller Sandra Wingaard Thrane.
– Vi kan se at E. coli-bakterier ikke fester seg i tarmen. De blir kastet ut, men uten å bli drept, noe som er avgjørende for at det ikke vil utvikles resistens overfor produktet, understreker hun.
Partnerne er for tiden i gang med et større forsøk i Foulum i Aarhus, som er den del av Aarhus Universitets Institut for Husdyrvidenskab.
Her skal det testes hvor mye protein grisene må ha for å oppnå den ønskede effekten.
Senere skal forsøket settes ut i praksis hos ordinære griseprodusenter for å se om alt fungerer når det er veldig mange griser til stede og ikke bare 30 om gangen som i de nåværende forsøkene.
Kan produseres i laboratoriet
Selv om proteinene stammer fra lamaer, kameler eller alpakkaer, blir det heldigvis ikke nødvendig med en større zoologisk hage for å produsere proteinet, forsikrer forskerne. Proteinet er gen-sekventert, og kan nå produseres mikrobielt i laboratoriet.
En del av prosjektet blir derfor å skalere opp produksjonen, for det er veldig mange griser som må få protein i fôret hvis dette skal bli avløseren for medisinsk sink.
Bare i Danmark brukte landbruket 2535 tonn sinkoksid og 34 tonn antibiotika for å forebygge eller behandle mageproblemer hos smågriser i 2017.
Og når medisinsk sink blir fjernet fra markedet om to år, er bekymringen at det vil kunne øke antibiotikabruken, med økt resistens til følge, forteller Nicolai Rosager Weber, som er avdelingsleder i Seges Svineproduktion.
Han sitter i Seges’ sinkberedskap, som har arrangert flere møter hvor bedrifter og forskere kunne presentere og diskutere mulige løsninger.
Seges: Dette er fornuftig
Her dukket Bactolife opp, og de vakte umiddelbart Seges’ interesse, forteller Nicolai Rosager Weber.
– Det er jo fornuftig at man satser på å nøytralisere sykdomsfremkallende bakterier i stedet for å bekjempe dem, for det kan skape resistens. Og her finnes det en rask mulighet for oppskalering, noe som er essensielt, sier han om at Novozymes deltar i prosjektet sammen med Bactolife.
– Vi ser mange forslag til hvordan man kan forebygge diaré, og noen av dem er mer holistiske enn andre. Men dette ser lovende ut, så vi gleder oss til å se resultatene av de praktiske forsøkene, sier Nicolai Rosager Weber.
Seges deltar for øyeblikket som partner i en håndfull prosjekter som i tillegg til proteinene fra Bactolife primært dreier seg om vaksiner mot den toksinproduserende E. colien ETEC, som er smågrisenes utfordring.
Utfordringen med vaksiner er at smågrisenes immunsystem ikke er fullt utviklet, og derfor har de problemer med å respondere ordentlig på en vaksine og danne de nødvendige antistoffene.
Så selv om vaksinene kanskje vil kunne hjelpe et stykke på veien – om ikke annet så i mangel på andre alternativer – er det klart at det også må andre ting til for å unngå en økende bruk av antibiotika.
Potensial for infeksjoner i mennesker
Hos Seges selv blir det eksperimentert heftig med fôrblandingene for å finne den gylne oppskriften som gir smågrisene akkurat de næringsstoffene som de trenger, men uten at man samtidig gir de sykdomsfremkallende bakteriene for mye næring.
– Utfordringen er jo at sink er veldig billig, og det fungerer bra. Det er vanskelig å finne alternativer, og det er for tiden ingen 1:1-erstatning for sink, og det er heller ikke sikkert at vi får det. Derfor må vi ut og prøve å justere på mange forskjellige parametere med håp om å få ut effekten på en annen måte, sier Nicolai Rosager Weber.
I tillegg til fôret, vaksiner og kanskje forebyggende «lamaproteiner», er bedre hygiene i bingene en del av anbefalingene for å unngå bakteriespredning, akkurat slik som vi kjenner det fra mennesker.
Og menneskenes infeksjonssykdommer er da også noe av det neste som Bactolife har tenkt å ta tak i når teknologien forhåpentlig har vist seg å være brukbar hos grisene.
– Vi håper å kunne utvikle en hel rekke produkter, og siden griser ligner veldig på mennesket anatomisk, kan vi bruke dem representativt. Det er jo også den samme E. colien som er årsak til veldig mange tilfeller av reisediaré, så det er et bra sted å starte, sier Sandra Wingaard Thrane.
Denne artikkelen ble først publisert av Ingeniøren.
