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Searching the North for new sources of medication


Posted by in The Polar Blog on Friday, April 10, 2015



Sediment sample near Iqaluit. (Photo: Brad Haltli)

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As harmful bacteria increase their resistance to conventional antibiotics, the clock ticks on one of modern medicine’s greatest achievements: the ability to cure infection. Researchers around the world are searching for solutions, and one of them, biochemist Russell Kerr, is looking in an unexpected place — the muddy sediments of Arctic lakes, ponds and tidal flats.

Kerr runs the Marine Natural Products Lab at the University of Prince Edward Island. His team is seeking to discover new natural products from microbes. “Natural products are crucial to modern medicine,” he explains. “Microbes produce many of them — 75 per cent of antibiotics come from bacteria — and there’s a constant need to identify new species that might be sources.” Given the correlation between biodiversity and natural product diversity, Kerr’s group has worked to assemble a large group of microbes from very diverse habitats. Conventional wisdom says biodiversity is greatest in the tropics, but for microbes, the pristine Arctic is comparable. And given that the Arctic is much less explored than the tropics, it is an ideal place for bioprospecting. Arctic microbes, which can survive extreme conditions including severe cold and scouring from ice, could produce substances that are as out of the ordinary as the microbes themselves.

Kerr searches for new microbes in Nunavut with help from the Nunavut Research Institute and Nunavut Tunngavik Incorporated (NTI), the organization that administers the Nunavut Inuit land claim. “We’re working closely with NTI,” explains Kerr. “They became interested once they saw the potential of this research and the possible economic benefits.”

Inuit trained in sampling methods by Kerr’s microbiologists collect marine and lake sediments in Iqaluit, Resolute Bay and Cambridge Bay. “We rely on local people to decide where to collect,” says Kerr. “They’re the experts on the habitats; they know the lakes, they know when and where extreme low tides that expose more of the beach occur. The Nunavut Research Institute in Iqaluit takes care of the initial processing of the samples and then sends them on to our lab to be purified and analysed.”

Kerr is thrilled by the results so far. “We’ve been finding unusual microbes. One third of them are new to science. We’ve got new species and possibly new families — new bacteria, new fungi. We screen them to see whether they produce natural products that are also new to science, and we’ve had some exciting results. We’ve discovered a new microbe that makes a powerful antifungal product.”

Kerr’s search for beneficial products from Arctic microbes is still in its early stages, but it is getting attention. A major international partner is interested in the newly discovered antifungal agent, and patents are now being filed. This, says Kerr, may be just the tip of the iceberg. “We’re just beginning to grasp the significance of the Arctic in terms of the potential, not only for radically new antibiotics, but also for new cancer drugs and other medicines.”

It may well be that one day doctors will prescribe medications with origins in the astonishingly diverse microbial life of Arctic lakes, ponds and tidal flats.


This is the latest in a continuing blog series on polar issues and research presented by Canadian Geographic in partnership with the Canadian Polar Commission. The polar blog appears online every two weeks at cangeo.ca/blog/polarblog, and select blog posts are featured in issues of Canadian Geographic. For more information on the Canadian Polar Commission, visit polarcom.gc.ca.



 

Fouiller le Nord pour de nouvelles sources de médicaments

Échantillon de sédiments près d'Iqaluit. (Photo: Brad Haltli)

L’antibiorésistance des bactéries néfastes s’intensifie et le temps presse pour l’une des plus grandes réalisations de la médecine moderne : la guérison des infections. Les chercheurs au plan mondial cherchent des solutions et l’un d’entre eux, le biochimiste Russell Kerr, se tourne vers des lieux inattendus — les sédiments boueux de lacs, d’étangs et de platins de l’Arctique.

Kerr dirige le Marine Natural Products Lab à l’Université-de-l’Île-du-Prince-Édouard. Son équipe souhaite découvrir de nouveaux produits naturels d’origine microbienne. « Les produits naturels sont essentiels à la médecine moderne », explique-t-il. « Les microorganismes en produisent beaucoup — 75 pour cent des antibiotiques sont d’origine bactérienne — et il faut découvrir de nouvelles espèces qui pourraient en être la source. » Vu le lien entre biodiversité et diversité des produits naturels, le groupe de Kerr s’est mis à assembler un large groupe de microorganismes issus d’habitats très divers. Il est généralement admis que les tropiques recèlent la biodiversité la plus grande, mais l’Arctique virginal est comparable en matière de microorganismes. Et comme nous n’avons pas autant exploré l’Arctique que les tropiques, c’est l’endroit idéal pour la bioprospection. Les microorganismes de l’Arctique, aptes à survivre dans des conditions extrêmes, y compris le froid intense et l’affouillement glaciaire, pourraient synthétiser des substances tout aussi singulières que les microorganismes eux-mêmes.

Kerr cherche de nouveaux microorganismes au Nunavut avec l’aide du Nunavut Research Institute et de Nunavut Tunngavik Inc. (NTI), l’organisation qui gère l’Accord sur les revendications territoriales des Inuits du Nunavut. « Nous travaillons étroitement avec NTI », explique Kerr. « Le potentiel de ces recherches et les avantages économiques éventuels ont suscité leur intérêt. »

Des Inuits ayant reçu une formation sur les méthodes d’échantillonnage par les microbiologistes de Kerr recueillent des sédiments marins et lacustres à Iqaluit, à la baie Resolute et à Cambridge Bay. « Nous nous tournons vers les gens du coin pour repérer les lieux d’échantillonnage », dit Kerr. « Ce sont eux les spécialistes des habitats; ils connaissent les lacs, ils savent quand et où se produisent les marées extrêmement basses où la plage est plus exposée. Le Nunavut Research Institute à Iqaluit s’occupe du traitement préliminaire des échantillons et les transmet ensuite à notre laboratoire aux fins de purification et d’analyse. »

Jusqu’à présent, Kerr est emballé par les résultats. « Nous avons découvert des microorganismes inhabituels. Le tiers d’entre eux n’avaient jamais été observés. Nous avons trouvé de nouvelles espèces et possiblement de nouvelles familles — de nouvelles bactéries et moisissures. Nous les analysons pour voir si elles produisent des produits naturels jamais vus et les résultats sont très bons. Nous avons découvert un nouveau microorganisme qui synthétise un antifongique puissant. »

La quête de Kerr de nouveaux produits bénéfiques issus des microorganismes de l’Arctique n’en est qu’à ses balbutiements, mais elle capte l’attention des gens. Un partenaire international important a démontré de l’intérêt pour l’antifongique nouvellement découvert et des parties prenantes déposent des brevets. Selon Kerr, il ne pourrait s’agir que de la pointe de l’iceberg. « Nous ne faisons que commencer à comprendre l’importance de l’Arctique quant aux possibilités de nouveaux antibiotiques radicalement différents, ainsi que de nouveaux médicaments anticancéreux et autres agents. »

Peut-être qu’un jour les médecins feront des ordonnances de médicaments issus de la vie microbienne étonnamment diversifiée des lacs, des étangs et des platins de l’Arctique.


Voici le plus récent billet d’un blogue sur les questions polaires et la recherche connexe présenté par Canadian Geographic en partenariat avec la Commission canadienne des affaires polaires. Le Blogue polaire sera affiché en ligne toutes les deux semaines à cangeo.ca/blog/polarblog et certains billets seront publiés dans de prochains numéros du magazine. Pour de plus amples renseignements sur la CCAP, veuillez visiter polarcom.gc.ca.




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