Lespakket

Antibiotica Gezocht! ontwikkelt spannend les- en practicummateraal

Verslag testen concept practicum

Les 1: Micro-organismen uit de grond

Het practicum Antibiotica Gezocht! ging van start in de week van 29 augustus 2011 op het Stedelijk Gymnasium in Leiden. Leerlingen van maar liefst drie VWO 6 klassen gaan op zoek naar antibiotica-producerende actinomyceten, uit zelf meegebrachte grondmonsters. Tijdens de vakantie hadden enthousiaste leerlingen grond verzameld van uiteenlopende plaatsen. Er waren onder andere monsters uit Polen, IJsland, Indonesië en Tanzania (Zanzibar). De leerkrachten brachten zelf een monster uit Suriname (Paramaribo) mee. Gelukkig zijn er ook dichter bij huis genoeg actinomyceten te vinden. Dus ook grondmonsters van de Veluwe en vers uit de schooltuin werden getest.

De eerste les begint met een inleidende presentatie. Veel leerlingen hebben wel eens een antibioticakuur gehad. Rumoer ontstaat wanneer blijkt dat zij zonder antibiotica (zoals 100 jaar geleden) zeer ziek zouden zijn geworden en mogelijk niet meer zouden leven. Besproken worden de ontdekking van antibiotica en de huidige problemen met antibioticaresistentie. Dit benadrukt het belang van onderzoek naar nieuwe antibiotica. Met het practicum kunnen de leerlingen zelf meer leren over microbiologie, waarbij ze bovendien meehelpen aan “echt” onderzoek naar antibiotica.

Het praktisch werk bestaat uit het maken van een verdunningsreeks van de grondmonsters. Vervolgens worden een 100x en 1000x verdunning uitgeplaat op een petrischaal met agar medium. De verdunningsreeksen werden zeer netjes en voorzichtig gemaakt. Wel is het wennen aan werken met steriele spatels en platen, waardoor deze op niet-steriele oppervlakken worden gelegd en platen lang open blijven staan. Gelukkig is dat op dit punt in het practicum nog niet heel belangrijk. De leerlingen en leerkrachten blijken zeer enthousiast te zijn over het practicum. Er is zelfs een leerlinge die een extra les langskomt om haar vergeten grondmonster van Shakespeare’s huis alsnog te onderzoeken!

Les 2: Het selecteren van actinomyceten

Na een week van groei is het tijd om de platen met micro-organismen te bekijken. Uit alle grondsamples zijn bacteriën en schimmels gegroeid. Het herkennen van de actinomyceten gebeurt aan de hand van een aantal specifieke kenmerken, waaronder het gevormde luchtmycelium. De gram-positieve actinomyceten moeten hierbij niet verward worden met de veel grotere en nog pluizigere schimmels of met de slijmerige gram-negatieve bacteriën. Gebruik van de speciale stereomicroscopen van Zeiss geeft meer duidelijkheid bij zeer kleine kolonies. Dit levert bovendien hele mooie foto’s op van allerlei micro-organismen. Op sommige actinomyceten zijn al druppels met mogelijke antibiotica te zien!

Met veel interesse (en hier en daar wat afschuw vanwege de vies uitziende platen) worden per groepje leerlingen vier verschillende kolonies geselecteerd. Deze worden verder gegroeid op twee verschillende platen om ze te testen op de productie van antibiotica. De meeste groepjes kunnen inderdaad voldoende Actinomyces kolonies ontdekken. Enkele platen bevatten vooral (bijzonder mooie) schimmels of juist bijna geen micro-organismen. De Shakespeare plaat ziet er bijzonder goed uit met meerdere actinomyceten die niet worden overwoekerd door andere organismen. De leerlingen worden al beter in steriel werken, waardoor er volgende week hopelijk “schone” (rein) culturen van de bacteriën zullen zijn.

Les 3: Het toevoegen van testbacteriën

Vorige week selecteerden de leerlingen de juiste actinomyceten uit de vele andere micro-organismen. Deze derde les bleek of ze ook inderdaad de goede kolonies hadden aangeprikt. Sommige groepjes hadden per ongeluk een schimmel meegenomen, maar gelukkig waren er vooral actinomyceten gegroeid. Onder andere kolonies met witte, bruine en rode kleur waren gevonden. Nu moet echter blijken of deze kleurrijke stoffen of de uitgescheiden druppeltjes ook echt antibiotica bevatten.

De docenten leggen uit hoe we de antibioticaproductie gaan testen. Dit doen we door gebruik te maken van de ongevaarlijke bacterie Micrococcus luteus. De TOA heeft deze bacterie al opgegroeid, wat duidelijk te zien is aan vertroebeling van de vloeistof waar het inzit. De leerlingen mogen zelf een laagje met Micrococcus luteus over de gevonden actinomyceten gieten. Deze Micrococcus zal gaan groeien, maar alleen op plaatsen zonder antibiotica. Hoe groter de plek zonder Micrococcus wordt, hoe meer antibiotica de actinomyceet heeft gemaakt. De cirkels die te zien zullen zijn worden officieel "halo’s" genoemd, maar worden door de docent ook wel "sterftecirkels" genoemd. Nu maar hopen dat er volgende week veel grote cirkels gezien zullen worden.

Les 4: De analyse van antibioticumproductie

Deze vierde les is alweer de laatste van het practicum Antibiotica Gezocht! In de voorgaande lessen zijn de actinomyceten geselecteerd en overgoten met de ongevaarlijke Micrococcus luteus. Deze les worden de resultaten bekeken aan de hand van de groei van deze testbacterie. Hierbij werd gekeken welke actinomyceten halo’s produceren en hoe groot deze zijn.

De meeste groepjes ontdekten ten minste één antibioticumproducerende actinomyceet. Er was veel variatie in de sterkte en hoeveelheid van de geproduceerde antibiotica. Sommige halo’s hadden een straal van wel drie centimeter, terwijl andere net te zien waren. Ook konden er verschillen worden gezien tussen bacterieremmende en bacteriedodende antibiotica. Opvallend was dat op sommige platen naast de testbacterie ook bacteriën waren gedood die per ongeluk op die platen terecht waren gekomen. Sommige schimmels produceerden ook hele mooie halo’s. De actinomyceten die antibiotica produceerden werden meegenomen naar de universiteit voor verder onderzoek. Mogelijk zullen leerlingen van het Stedelijk Gymnasium die een profielwerkstuk over dit onderwerp zullen houden, zelf hiermee verdergaan. Met verder onderzoek zal dan kunnen blijken of tussen deze gevonden antibiotica een onontdekte is!