Microbe met microbe bestrijden: de kracht van Wolbachia.

                                

Breaking down the microbiology world one bite at a time


Microbe met microbe bestrijden: de kracht van Wolbachia.

Als je denkt aan wat je nodig hebt om een infectie te bestrijden, is het eerste waar je waarschijnlijk aan denkt een antibioticum. Tot onze grote verbazing heeft de mens antibiotica niet gemaakt: Wij kopiëerdenhet medicijn van bacteriën die het van nature produceren en pasten het aan om dodelijke infecties te behandelen. Wie had gedacht dat bacteriën (soms) helden zijn? 

Bacteriën zijn vaker helden dan schurken in ons leven. We zijn bedekt met bacteriën, van de huid op onze handen tot de diepe plooien in ons maagdarmkanaal. Het menselijke microbioom helpt ons vaak een handje bij het verteren van voedsel, het versterken van ons immuunsysteem en het bestrijden van infectieziekten. Vergelijkbare vormen van symbiose hebben bacteriën met andere organismen. Zelfs insecten herbergen bacteriën, en pas onlangs ontdekten wetenschappers de unieke kracht van een specifieke wederzijdse relatie tussen insecten en bacteriën. 

Onze hoofdrolspeler is een schijnbaar oninteressante bacterie: Wolbachia pipientis. 

Wolbachia is wijdverspreid onder insecten, waaronder sommige van de vervelende muggen die je in de zomer aantreft. Wetenschappers hebben na de ontdekking van Wolbachia in het begin van de 20e eeuw decennialang geen aandacht besteed aan deze ziektemaker bij insecten (1). Pas enkele tientallen jaren geleden ontdekten onderzoekers de verrassende aanwezigheid van Wolbachia onder insectenpopulaties. Aanvankelijk werd ontdekt dat Wolbachia bij sommige insecten als parasiet fungeert door hun voortplantingscycli te manipuleren om in de insectenpopulatie te kunnen overleven. 

Figuur 1: Wolbachia pipientis (heldere vlekken) in het ei van een kleine sluipwesp. Ze hopen zich op aan het uiteinde van het eitje, een deel dat zich later ontwikkelt tot de voortplantingsorganen. Wolbachia zorgt ervoor dat de eitjes van deze wesp zich ontwikkelen tot vrouwelijke nakomelingen zonder bevruchting. Bron: Microbewiki

Na verloop van tijd ontdekten onderzoekers een interessante eigenschap van Wolbachia: De bacterie beschermt het insect tegen bepaalde virussen (2). Het duurde niet lang voordat wetenschappers zich bewust werden van de mogelijkheden om met Wolbachia ziekten te bestrijden, die door insecten worden verspreid. 

Door gastheren overgebrachte ziekten zijn een groot probleem in de hele wereld en vaak moeilijk uit te roeien. Ernstige infectieziekten zoals malaria, zika en knokkelkoorts (dengue) worden overgebracht door muggen die de virussen in alarmerend tempo verspreiden (3). Behandelingen en vaccinaties zijn schaars of verre van perfect, wat onderzoekers motiveert om creatievere oplossingen te vinden om de verspreiding van de ziekten te controleren en te voorkomen. 

Onderzoek naar Wolbachia in insecten zoals fruitvliegen en muggen toonde aan dat insecten die geïnfecteerd zijn met Wolbachia,kunnen voorkomen dat bepaalde virussen zich vermeerderen. Zo vermindert de ziektedruk bij het insect (2). Aangezien Wolbachia slimme manieren heeft om zich door de insectenpopulaties te verspreiden, begonnen wetenschappers te zoeken naar manieren om de bacterie te gebruiken om de verspreiding van ziekten tegen te gaan door zich te richten op de vector in plaats van rechtstreeks op het virus (Figuur 2) (4). 

Figuur 2. Aanpak van knokkelkoorts door Wolbachia in muggen te introduceren. Gemaakt met Biorender.

In een recent artikel van Dr. Adi Utarini en collega’s werd de kracht van Wolbachia getest in een grootschalige veldstudie (5). Zij infecteerden knokkelkoorts-gevoelige muggen met Wolbachia en lieten die los in Yogyakarta in Indonesië om te zien of de bacterie de verspreiding van knokkelkoorts verminderde. Utarini en haar team verdeelden de regio Yogyakarta in clusters: 12 kregen muggen die besmet waren met Wolbachia, en 12 hadden geen inzet van muggen. Nadat het team de geïnfecteerde muggen hadden losgelaten, werkten zij samen met de gezondheidsklinieken in de regio om het aantal nieuwe gevallen van knokkelkoorts in elk cluster over een periode van twee jaar te registreren. 

Dit intelligent opgezette experiment toonde aan dat de aanwezigheid van Wolbachia in muggenpopulaties het aantal nieuwe gevallen van knokkelkoorts met 77% verminderde in vergelijking met de clusters die de muggen niet ontvingen. Deze behandeling van muggen verminderde het totale aantal ziekenhuisopnames in de gemeenschap aanzienlijk en toonde zelfs een indrukwekkende werkzaamheid tegen meerdere stammen van het knokkelkoorts-virus. Wolbachia vormt geen bedreiging voor de mens en wordt gemakkelijk in stand gehouden in muggenpopulaties, waardoor de bacterie een effectief wapen is tegen niet alleen knokkelkoorts maar ook andere dodelijke virussen zoals Zika. 

Dankzij de kracht van Wolbachia en andere nuttige bacteriën zijn mensen beter uitgerust om dodelijke infectieziekten te bestrijden die de aarde blijven teisteren.


Works Cited: 

  1. Burki T. (2020). Wolbachia, a bacterium fighting on our side. The Lancet. Infectious diseases, 20(6), 662–663. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(20)30384-4
  2. Pimentel AC, Cesar CS, Martins M and Cogni R (2021) The Antiviral Effects of the Symbiont Bacteria Wolbachia in Insects. Front. Immunol. 11:626329. doi: 10.3389/fimmu.2020.626329
  3. World Health Organization. Vector-borne diseases (2020). https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/vector-borne-diseases
  4. McGraw, E., O’Neill, S. (2013). Beyond insecticides: new thinking on an ancient problem. Nat Rev Microbiol 11, 181–193. https://doi.org/10.1038/nrmicro2968
  5. Utarini, A., et al. (2021). Efficacy of Wolbachia-infected mosquito deployments for the control of dengue. N Engl J Med 384, 2177-86. DOI: 10.1056/NEJMoa2030243

Featured image: Created in Biorender


Vertaald door: Charlotte van de Velde