Ons lab

De wetenschap achter antibiotica en de (actuele) resistentieproblematiek.

Ons lab

Door toenemende resistentie tegen antibiotica stijgt het aantal ziekenhuisopnames met infecties zoals methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) en multiresistente tuberculose explosief. Een bijkomend probleem is dat de ontdekking van nieuwe antibiotica zich juist in een dalende trend bevindt.

Van de huidige antibiotica wordt ongeveer 70% geproduceerd door bacteriën die actinomyceten worden genoemd. Bekende voorbeelden zijn onder meer erythromycine (voor behandeling van luchtweginfecties), vancomycine (lange tijd beschouwd als laatste redmiddel tegen MRSA), tetracycline (bestrijding van meerdere bacteriële infecties) en streptomycine (effectief tegen tuberculose). Vanwege het snel toenemende probleem van multiresistente ziekteverwekkers is er grote behoefte aan nieuwe antibiotica en dus ook aan hun producenten: de actinomyceten.

Kannibalisme

De productie van antibiotica hangt samen met de complexe levenscyclus van actinomyceten, die erg lijkt op die van draadvormende (filamenteuze) schimmels, zoals Penicillium notatum die penicilline levert. Na de ontkieming van een spore ontstaat in de grond een dradennetwerk, het mycelium. Dit mycelium groeit door de afbraak van allerlei voedingsstoffen in de bodem. Zodra het voedsel in de bodem opraakt, wordt een zogenaamd luchtmycelium gevormd (zie afbeelding rechts), dat er wit en donzig uitziet.

Het luchtmycelium vormt sporen die beter bestand zijn tegen de verslechterde omstandigheden en na verspreiding weer kunnen  ontkiemen op plekken waar voldoende voedsel is. Tijdens de ontwikkeling eet de streptomyceet, behorend tot de familie van actinomyceten, een deel van zijn eerder gevormde mycelium op om aan de nodige bouwstoffen te komen. Omdat bij deze kannibalistische actie voedingsstoffen vrijkomen die ook aantrekkelijk zijn voor andere bacteriën, worden juist dan antibiotica geproduceerd om deze ongewenste gasten buiten de deur te houden.

Op zoek naar schakelmechanismen

Om nieuwe antibiotica te vinden wordt in grondmonsters naar nieuwe actinomyceten gezocht. Uit een theelepeltje tuinaarde kunnen al honderden antibioticum-producerende actinomyceten worden geïsoleerd. Echter, om een goede kans te hebben om juist nieuwe antibiotica te vinden moeten we zoeken op verafgelegen, onontgonnen plaatsen zoals woestijnen, hooggebergten of oceanen. Daarnaast blijken veel actinomyceten zogenaamde ‘slapende antibiotica’ te hebben, wat wil zeggen dat ze deze wel kunnen maken maar het niet altijd doen, vermoedelijk omdat ze daarvoor bijzondere groeicondities nodig hebben.

Onze groep is op zoek naar dit soort schakelmechanismen die de productie aan of juist uit kunnen zetten. Als we dat kunnen hebben we een veel grotere kans op succes dan met de traditionele ‘brutekracht- methoden’. We hebben al een doorbraak bereikt met de ontdekking dat bepaalde suikers uit de celwand, die vrijkomen wanneer het oude mycelium wordt afgebroken, een belangrijk signaal vormen voor het aanzetten van antibiotica (zie ook VPRO Labyrint, uitzending 1-2-2011). Deze kennis passen we nu toe om de productie van slapende (en dus zeldzame) antibiotica aan te zetten. Deze antibiotica testen we vervolgens samen met de Medische Microbiologie in Rotterdam (groep Willem van Wamel) voor effectiviteit tegen multiresistente ziekteverwekkers.

Hieronder zie je de aanmaak van een rood gekleurd antibioticum door Streptomyces, een bacterie die hoort tot de familie van actinomyceten.


Meer informatie over het onderzoek van de onderzoeksgroep Moleculaire Biotechnologie en meer informatie over de onderzoeksgroep Medische Microbiologie.