Weg met de resistentie: nieuwe manieren om infecties te bestrijden

Er zijn dringend nieuwe antibiotica nodig, omdat steeds meer bacteriën resistent zijn voor de huidige geneesmiddelen. Volgens sommige rapporten zullen er in 2050 meer mensen overlijden aan infectieziekten dan aan kanker. RUG-onderzoekers Dirk-Jan Scheffers en Marthe Walvoort werken aan nieuwe manieren om de resistentie te doorbreken, door gaten te maken in bacteriën, of hun celwand te verzwakken.

FSE Science Newsroom | René Fransen

Dit is het eerste artikel in een serie van drie over antibiotica resistentie. Het tweede artikel beschrijft een nieuwe manier om antibiotica te gebruiken met schakelaars en fluoriscerende labels voor precisiebehandeling. In het derde artikel staat hoe ecologie en evolutie kunnen helpen om resistentie te doorbreken.

Boomgaarden vol citrusvruchten zullen niet het eerste zijn waar je aan denkt bij bacteriële infecties. Maar in Florida (VS) en Brazilië hebben zulke infecties juist daar enorm huisgehouden. ‘In Florida is de productie van sinaasappelsap de laatste tien jaar gedecimeerd’, zegt RUG-hoogleraar Bacteriële Celbiologie Dirk-Jan Scheffers. De bacterie Liberibacter veroorzaakt de citrusvergroeningsziekte, die zorgt voor verkleurde of misvormde vruchten en kan de boom uiteindelijk doden. Een andere ziekte is ‘citrus canker’, veroorzaakt door de bacterie Xanthomonas citri. Deze infectie levert vruchten op die bedekt zijn met een soort zweren.

De enige behandeling tegen citrus canker is het besproeien van de bomen met een koperoplossing. Maar dat koper komt dan ook in de bodem terecht, wat slecht is voor de bomen en voor het hele milieu. Voor de vergroeningsziekte is er nog geen behandeling. ‘Tijdens zijn eerste termijn als president van de VS heeft Donald Trump een antibioticum dat werd gebruikt bij mensen goedgekeurd voor het bestrijden van deze ziekte. Vanuit het perspectief van volksgezondheid is dat waanzin’, zegt Scheffers. Door boomgaarden te besproeien met dit geneesmiddel kan er snel resistentie ontstaan. Deze resistentie kan zich dan verspreiden naar bacteriën die ook mensen infecteren. Scheffers is daarom op zoek gegaan naar een milieuvriendelijke behandeling voor citrus canker en andere plantenziekten, die niet is gebaseerd op door mensen gebruikte geneesmiddelen.

Een gat in de celwand maken

Het werk van Scheffers komt voort uit jaren van fundamenteel onderzoek naar de bacteriële celwand. ‘We hebben bestudeerd hoe die zich vormt, en dat geeft ons ideeën over manieren om dit proces te verstoren’, vertelt hij. ‘Ons doel is om gaten te maken in de celwand van bacteriën die infecties veroorzaken.’ Die gaten ontstaan door zogeheten fenolverbindingen die aanwezig zijn in extracten van natuurlijke oliën. Scheffers: ‘De extracten zijn al met succes getest in het laboratorium, en er volgen in september veldproeven, als het voorjaar is in Brazilië.’ Wanneer de gaten makende moleculen in de extracten goed werken tegen de bacterie die citrus canker veroorzaakt wil Scheffers ze ook gaan testen op andere bacteriesoorten.

De harige jas van bacteriën

De citrusbomen zijn maar één toepassing van Scheffers’ onderzoek naar nieuwe manieren om bacteriële infecties te bestrijden. Hij werkt aan andere methoden om ze aan te vallen, bijvoorbeeld door de vloeibaarheid van de celmembraan te veranderen, en door zich te richten op bacteriële suikermoleculen. Dat laatste project is een samenwerking met Marthe Walvoort, associate professor in chemische glycobiologie aan de RUG. Beide methoden verzwakken de celwand, waardoor antibiotica de cel eenvoudiger kunnen binnendringen en doden.

Het project met de suikermoleculen richt zich op een ‘heel raar suikermolecuul’, zoals Walvoort het verwoordt. Het doel van dit project met Scheffers is de ‘harige jas’ aan te pakken die sommige typen bacterie beschermt tegen gevaar van buiten. De ‘haren’ van die jas zijn zogeheten lipopolysacchariden, vetmoleculen met een lange keten van suikers er aan vast. Ze vormen een bijna ondoordringbare laag die het moeilijk maakt voor antibiotica om de bacterie aan te vallen.

De rare suiker, die KDO heet, is cruciaal voor de lange LPS moleculen. Normale suikers bestaan uit zes koolstofatomen, maar KDO heeft er acht, waardoor de suiker een unieke structuur heeft. Walvoort: ‘De hele suikerketen van LPS is gebouwd op twee van deze KDO moleculen. Ons idee is om de bacterie een suiker te geven die sterk lijkt op deze bouwsteen, zodat de bacterie hem gebruikt in plaats van de gewone KDO om die ‘jas’ te maken. Maar we willen die alternatieve suiker zo maken dat er geen lange LPS moleculen op gebouwd kunnen worden. Op die manier willen we voorkomen dat de ondoordringbare laag ontstaat.’

Antibiotica effectiever maken

Walvoort is er inmiddels in geslaagd een alternatieve vorm van KDO te maken die door de bacterie wordt ingebouwd. ‘Het was ons eerste doel om te kijken of dat mogelijk was’, legt ze uit. ‘Alleen zien we tot nu toe weinig effect op de vorming van LPS.’ Wel zijn de cellen met de alternatieve KDO suiker gevoeliger voor het antibioticum vancomycine. ‘Dit laat zien dat onze aanpak gebruikt kan worden om bacteriën te verzwakken, waardoor de behandeling met antibiotica effectiever wordt.’

Een belangrijk voordeel van het aanvallen van bacteriën via suikers is dat ze er niet dood van gaan. Walvoort denkt dat dit gunstig is, omdat het resistentie kan voorkomen. Wanneer een middel bacteriën doodt, krijg je automatisch selectie op bacteriecellen die al resistent zijn: die overleven de behandeling en zullen zich blijven voortplanten. Maar wanneer alle bacteriën de behandeling overleven maar wel het vermogen verliezen om cellen te infecteren, kun je de ziekte stoppen zonder te selecteren voor resistentie. Walvoort: ‘Dit is een verschuiving in ons denken over antibiotica.’