Aga alustuseks tasub pisut avada tausta, kuidas antibiootikumresistentsus üldse tekib.

Resistentsus käib kaasas antibiootikumide kasutamisega. Ja selle eest hoiatas juba esimese antibiootikumi, penitsilliini avastaja Sir Alexander Fleming Nobeli preemia kättesaamisel. „On siiski olemas oht, mis seotud aladoseerimisega. Pole keeruline teha mikroobe penitsilliinile vastupidavaks,“ sedastas Fleming oma kõnes.

Seega, kui bakter ei saa täisdoosi, siis antibiootikum ei tapa bakterit, vaid teeb teda hoopis tugevamaks. See on ka peamine põhjus, miks kindlasti ei tohi jätta antibiootikumikuuri pooleli.

Paljud inimesed aga ei tea, et antibiootikume kasutatakse väga palju ka profülaktiliselt näiteks kala- ja loomakasvatuses. Kalakasvatuses lisaatakse antibiootikume otse vette, et kalad ei haigestuks ning kasvaksid seetõttu kiiremini ja suuremaks.

Nendes samades veekogudes või loomalautades elutsevad mikroobid võivad aga taolise antibiootikumikülvamise tagajärjel muutuda resistentseks ning sattuda juba nn superbakteritena nii keskkonda kui sealt edasi ka inimese organismi.

Ja see toobki meid Kärt Kangeri teadustöö juurde.

Kanger veetis aasta Toronto ülikoolis professor Elizabeth A. Edwardsi uurimisgrupis, kus tegi katseid anaeroobse käitlussüsteemiga. Lihtsamalt öeldes oli tegu süsteemiga, milles töödeldi jäätmeid ümber neid õhu juurdepääsuta kääritades.

Selles süsteemis lagundati üheskoos paberi- ja toidujäätmeid. Süsteem koosnes leostustünnidest, mis täideti toorainetega, anaeroobsest kääritist, kus elasid biogaasi tootvad mikroobid, ja pumpadest, mis ajasid ringi jäätmetest välja leostuvat vedelikku.

Igal nädalal täideti üks tünn toorainetega – toidujäätmete ja hekseldatud vanapaberiga – see oli süsteemis kuus nädalat, mille jooksul toorained lagunesid, eraldus biogaas ja kuue nädala pärast jäi sisse pandud jäätmetest järele käärimisjääk.

Käärimisel tekkivat biogaasi annaks biokäitlusjaamades kasutada edasi energiaallikana. Seega on taoline süsteem mitut moodi kasulik: käideldakse jäätmeid ja toodetakse bioenergiat. Kärt Kangerit huvitas aga see, kuidas mõjub kääritamine lähtematerjali mikroobikooslusele ja seal esinevatele resistentsusgeenidele.

„Me kogusime proove toorainetest ja käärimisjäägist, eraldasime neist mikroobse DNA, järjestasime eraldatud DNA uue põlvkonna sekvenaatoritel ja bioinformaatiliste meetoditega määrasime antibiootikumresistentsusgeenide sisalduse oma proovides,“ selgitas Kanger.

Ta otsis erinevust sisse minevate ja välja tulevate jäätmete vahel. „Ja selle ma leidsin ka,“ võttis Kanger kokku. Pärast kääritamist oli erinevate antibiootikumresistentsusgeenide tase käärimijäägis oluliselt madalam kui toorainetes.

See näitab, et anaeroobne käitlemine, näiteks biogaasijaamas, sobib sedasorti jäätmete töötlemiseks ja vähendab neist lähtuva antibiootikumresistentsuse leviku ohtu.

Samuti oli kääritamise tagajärjel oluliselt muutunud mikroobikooslus: kui enne kääritamist elasid reaktoris üht tüüpi bakterid, siis pärast töötlemist oli seal hoopis teine bakterikooslus.

Varasemad uuringud sel teemal on olnud vastukäivad: kääritamisprotsessis läheb osade resistentsusgeenide tase n-ö üles, teiste tase alla. Miks nad nii lähevad, sellele otsitakse jätkuvalt põhjust. Kuigi anaeroobse kääritamise tehnoloogia iseenesest on üsna vana ja levinud, on resistentsusuuringud sel teema jätkuvalt algusjärgus.

Kärt Kanger kasutas oma katses kommertsiaaljäätmeid, lihtsamalt öeldes paberi- ja papijääke segatuna toidujäätmetega. Kuigi paberijäätmete pinnal elab mõõdukalt mikroobe, siis toidujäätmete mikroobikooslus on tunduvalt rikkalikum ja seal võivad välja kujuneda multiresistentsed bakteritüved ehk nö superbakterid. Veelgi enam on taolisi baktereid loomasõnnikus ja lägas, mida samuti biogaasijaamades energiatootmiseks kasutatakse.

„Kui me need ära käitleme ja alles siis loodusesse paneme, satub neid baktereid loodusesse oluliselt vähem,“ selgitas Kanger.

Kuidas tekib bakteril vastupidavus antibiootikumide suhtes?

Resistentsus mingile konkreetsele antibiootikumile on määratud bakteri DNAs ehk geenidega. Osad resistentsusgeenid on loomulikult bakteri genoomi osad, teised aga omandatakse elu jooksul näiteks bakterite omavahelise geeniülekandega või DNA mutatsiooni kaudu. Geenides sisalduva info alusel toodetakse valke, mis määravad resistentsuse mehhanismi.

Kuna antibiootikume on erinevaid tüüpe, siis on ka resistentsuse mehhanisme bakterirakus väga erinevaid: osa ei lase antibiootikumil rakku siseneda, osa väljutavad antibiootikumi kiirelt rakust. Mõned antibiootikumid peavad seonduma väga konkreetse sihtmärgiga bakterirakus, kuid bakter võib sihtmärgi valgulist koostist muuta nii, et antibiootikum ei saa temaga enam seonduda. Kõiki selliseid muutusi kontrollitakse bakteri DNA tasemel.

Kärt Kangeri viibimist Toronto ülikooli uurimiskeskuses BioZone Centre for Applied Bioscience and Bioengineering rahastas SA Archimedes.