Microbiologie in hapklare porties
Verkenning van nieuwe antibacteriële middelen gericht op onontdekte paden
Written by
Eisha
Antibiotica zijn sinds hun ontdekking populair vanwege hun vermogen om bacteriën te doden, vooral degenen die schadelijk zijn voor mensen. Wat nog fascinerender is, is dat ze worden geproduceerd door andere bacteriën of schimmels om hun bacteriële buren in toom te houden – een proces dat per ongeluk werd ontdekt door Alexander Fleming en de wereld een middel gaf om dodelijke bacteriële infecties te behandelen. Deze antibiotica worden gegroepeerd op basis van hun werkingsmechanisme. Zo richten beta-lactams zoals penicilline zich op de buitenste laag van bacteriële cellen, terwijl chlooramfenicol zich richt op het stoppen van hun eiwitproductie. Op deze manier werken de antibiotica die we kennen op specifieke bacteriële celprocessen.
Hoewel we veel weten over hoe antibiotica werken, zijn we ons ook bewust van hun beperkingen. Bacteriën kunnen snel resistentie ontwikkelen tegen de gebruikelijke antibiotica, waardoor deze nutteloos worden tegen bekende infecties. De toenemende wereldwijde resistentie tegen antibiotica is een probleem, en superbugs – bacteriën die resistent zijn tegen meerdere antibiotica – komen snel op. Dit heeft wetenschappers ertoe aangezet om op zoek te gaan naar nieuwe antibiotica en niet-antibiotische geneesmiddelen te testen op hun vermogen om bacteriën te doden.
In een recent onderzoek, gepubliceerd in Science, onderzochten Mariana Noto Guillen en collega’s hoe een breed scala aan geneesmiddelen de groei van E. coli beïnvloedt, een veelvoorkomende darmbacterie die soms opportunistische infecties kan veroorzaken. Deze geneesmiddelen worden meestal gebruikt voor de behandeling van niet-infectieuze ziekten, zoals diabetes, kanker en depressie. In een pool van meer dan duizend geneesmiddelen vonden ze 176 met potentiële antibacteriële activiteit. Hun volgende uitdaging was om het cellulaire proces te onderzoeken waarmee deze geneesmiddelen werken en of bacteriën resistentie tegen deze middelen kunnen ontwikkelen.
Hiervoor gebruikten de auteurs E. coli-mutanten met deleties van enkele genen en voegden genetische barcodes aan hen toe. Ze mengden deze mutanten en kweekten ze in twee omstandigheden: met en zonder geneesmiddelen. De concentratie van de geneesmiddelen was ingesteld om ten minste 50% van de groei te remmen. Vervolgens isoleerden ze het DNA en sequentieerden ze de barcodes om te bepalen hoe vaak elke genmutant voorkwam in aanwezigheid van het geneesmiddel. Als de mutant ontbrak in de pool, betekende dit dat het verlies van dat gen de bacterie gevoeliger maakte voor het geneesmiddel. Als een mutant vaker voorkwam, betekende dit dat het verlies van dat gen de bacterie resistent maakte tegen het geneesmiddel.
Verder maakten de onderzoekers gebruik van netwerkgebaseerde analyses om overeenkomsten tussen de bestudeerde geneesmiddelen te vinden. Door de doelwitgenen te vergelijken met die processen die bekend zijn voor antibiotica, merkten de auteurs op dat niet-antibiotica een ander stel paden targeten, waarbij de enige gemeenschappelijke doelwitten transportsystemen zijn die betrokken zijn bij de opname van geneesmiddelen door bacteriële cellen. Dit opent de mogelijkheid om onontgonnen doelwitten te ontdekken voor het remmen van bacteriegroei.
Het onderzoek benadrukt echter ook mogelijke uitdagingen met betrekking tot geneesmiddelresistentie. De onderzoekers merkten op dat resistentie tegen deze geneesmiddelen zou kunnen ontstaan door mutaties in genen die coderen voor geneesmiddeltransportsystemen. Hoewel deze resistentie op basis van geneesmiddeltransport resistentie kan verlenen tegen specifieke geneesmiddelen, kan het ook leiden tot bredere resistentie tegen chemisch vergelijkbare verbindingen of zelfs kruisresistentie tegen antibiotica.
Dit onderzoek schetst een complex samenspel tussen geneesmiddelen die zijn ontworpen voor niet-infectieuze aandoeningen en hun effecten op bacteriegroei. Door de moleculaire mechanismen achter deze interacties te ontrafelen, banen de onderzoekers de weg voor de ontwikkeling van innovatieve benaderingen om bacteriële infecties te bestrijden en de groeiende dreiging van antimicrobiële resistentie aan te pakken.
Link to the original post: Mariana Noto Guillen et al., Antibacterial activity of nonantibiotics is orthogonal to standard antibiotics.Science384,93-100(2024).
Featured image: A cartoon representation of a superbug looking at a new antimicrobial while dodging the targeted antibiotics. Procreate art by Dr. Eisha Mhatre
Vertaald door: Mira Stas
micro-bites.org 