"Geneesmiddelresistente bacteriën vormen een van de grootste bedreigingen voor onze soort", zegt etnobotanist Mark Plotkin, president van het Amazon Conservation Team, dat samenwerkt met mensen in het Amazonegebied om bossen en cultuur te behouden. Coauteur Michael Shnayerson, een bijdragende redacteur bij Vanity Fair, is het daarmee eens. "Mensen hebben geen idee welke bacteriële gevaren hen te wachten staan als ze naar een ziekenhuis gaan, " zegt hij. In een nieuw boek Killers Within: The Deadly Rise of Drug Resistant Bacteria, rapporteren Shnayerson en Plotkin het bewijs van medische onderzoekers dat het aantal ziekteverwekkende bacteriën die de meest voorgeschreven antibiotica kunnen afweren aanzienlijk is toegenomen. We leven in een "grimmig nieuw tijdperk" van superbacteriën, zeggen de auteurs, die wetenschappelijke studies citeren die suggereren dat we alleen onszelf de schuld hebben. Artsen die antibiotica voorschrijven wanneer de medicijnen niet nodig zijn, patiënten die geen antibioticabehandeling voltooien en ranchers die antibiotica te veel gebruiken om de groei van vee aan te moedigen, hebben allemaal bijgedragen aan de ontwikkeling van extra sterke bacteriestammen - een microbiële wereld die het oude gezegde uitwerkt dat wat je niet doodt je sterker maakt. De tol is enorm. Volksgezondheidsdeskundigen schatten dat infecties door antibiotica-resistente bacteriën jaarlijks ongeveer 40.000 Amerikanen doden. Killers Within benadrukt inspanningen van experts om het probleem te beteugelen en nieuwe antimicrobiële medicijnen te ontwikkelen. In het volgende fragment onderzoeken wetenschappers krachtige natuurlijke stoffen die sommige dieren afscheiden om infecties te bestrijden - stoffen die kunnen leiden tot de antibiotica van de toekomst.
De eerste keer dat hij een draak achtervolgde, in november 1995, was Terry Fredeking bang. Slecht genoeg om helemaal naar Indonesië te zijn gevlogen, om te gaan met notoir moeilijke Indonesische bureaucraten, de verstikkende hitte te trotseren en een lokale booteigenaar te vinden die de bioloog en twee collega's naar het dun bewoonde eiland Komodo wil brengen. Erger nog, veel erger, op de loer liggen, overspoeld met zweet, voor 's werelds grootste hagedis die in een hongerige bui uit het bos tevoorschijn komt. Die eerste keer zag Fredeking een Komodovaraan een geit aanvallen. De Komodo was minstens acht voet lang en woog ruim 200 pond. Het leek op een dinosaurus, dacht Fredeking, echt waar. Het was bijna allemaal schubben, met een enorme mond van grote, gebogen tanden. Het ene moment lag het op de loer, alles behalve onzichtbaar. De volgende keer rukte het de maag van de doodsbange geit met een enkele hap uit. Terwijl het dat deed, druppelde dik speeksel uit de mond van de draak, vermengd met het bloed en de ingewanden van de geit. Ah, ja, het speeksel, dacht Fredeking terwijl hij en zijn collega's uit de struiken kwamen, trillend lange lange gevorkte stokken vasthoudend. Het speeksel was waarom ze hier waren.
Met een beetje geluk zou de viskeuze, walgelijke kwijl van de draak een natuurlijk antibioticum bevatten dat in sommige gesynthetiseerde vorm multiresistente Staphylococcus aureus zou kunnen bestrijden, wat soms fatale bloedvergiftiging en andere bacteriële pathogenen veroorzaakt. Fredeking, een geniale, gedrongen, zelfbenoemde Indiana Jones uit Hurst, Texas, zou op zijn minst het avontuur van zijn leven hebben en mogelijk bijdragen aan het fascinerende nieuwe veld van dierlijke peptiden. Het versloeg zeker het verzamelen van bat-spit in Mexico en het oogsten van gigantische bloedzuigers uit de Amazone in Frans-Guyana.
Deze nieuwste benadering van de ontdekking van antibiotica is grotendeels terug te voeren op een goed geordend laboratorium bij de National Institutes of Health. Op een geurige, vroege zomerdag in juni 1986, had een zachtaardige MD en onderzoekswetenschapper genaamd Michael Zasloff iets opmerkelijks gemerkt over zijn Afrikaanse klauwkikkers. Als hoofd van de menselijke genetica aan een tak van de NIH bestudeerde Zasloff de eieren van de kikkers om te zien wat ze hem konden leren over de stroom van genetische informatie van de kern van een cel naar het cytoplasma. Hij zou genen in de eieren injecteren en dan kijken wat er gebeurde. De kikkers hadden toevallig gewoon grote, goede eieren voor dit doel; hun eigen biologie was niet relevant voor zijn werk.
Sommige laboratoriumwetenschappers hebben de kikkers gedood nadat ze waren opengesneden om hun eieren te verwijderen. Niet Zasloff. Hij zou ze grof hechten - hij was een kinderarts, geen chirurg - en als er genoeg van waren die zich in een troebele tank in zijn laboratorium verzamelden, zou hij ze in het geheim naar een nabijgelegen stroom brengen en ze laten gaan. Op deze specifieke dag merkte Zasloff dat de tank "iets slechts" leek te bevatten, omdat verschillende kikkers 's nachts waren gestorven en aan het rotten waren. Maar sommige kikkers die hij had geopereerd, gehecht en terug in de tank gegooid leken prima. Waarom was dat? De hechtingen van de kikkers waren zeker niet strak genoeg om te voorkomen dat bacteriën en andere microben hun bloedstromen binnendringen. Toch is er geen infectie opgetreden. Ook geen ontsteking.
Dit was, zoals Zasloff het later zei, zijn "eureka" -moment, want zelfs toen hij zichzelf de vraag stelde, intuïtief het antwoord: de overlevende kikkers moeten een stof hebben gegenereerd die hen natuurlijke antibioticabescherming bood. (Zasloff kwam er nooit achter waarom de dode kikkers niet hetzelfde hadden gedaan, maar hij vermoedde dat hun immuunsysteem te gecompromitteerd was om hen te helpen redden.) Geen waarschijnlijke verdachten verschenen onder een microscoop, dus Zasloff begon monsters van de kikkerhuid te malen en zijn elementen isoleren. Na twee maanden kon hij nog steeds niet zien waar hij naar op zoek was. Hij kon het echter herkennen aan zijn activiteit. Hij had te maken met twee soorten korte aminozuurketens, peptiden genoemd, zoals eiwitten, maar kleiner. Wetenschappers wisten dat peptiden deelnamen aan vele metabole functies van levende organismen, hetzij als hormonen of andere verbindingen. Ze wisten niet wat Zasloff zich net had gerealiseerd: dat sommige peptiden in kikkers als antibiotica werkten. Zasloff noemde ze magainins - het Hebreeuwse woord voor 'schilden' - en theoretiseerde dat ze zouden kunnen leiden tot een hele nieuwe klasse van antibiotica voor menselijk gebruik. Zo veelbelovend was de bevinding van Zasloff dat toen het een jaar later werd gepubliceerd, de New York Times er een redactioneel aan wijdde, waarin Zasloff werd vergeleken met Alexander Fleming, de Britse ontdekker van de antibiotische eigenschappen van een schimmel genaamd Pencillium . "Als slechts een deel van hun laboratoriumbelofte wordt waargemaakt", meende de Times over zijn peptiden, "Dr. Zasloff heeft een prima opvolger van penicilline voortgebracht. ”
Net als Fleming had Zasloff zijn ontdekking gedaan door serendipiteit. Het was een middel om vreemd te worden. Al snel zou genomics beginnen met het transformeren van medicijnontdekking in een snelle, systematische zoektocht met geavanceerde tools die bacterieel DNA analyseerden - de antithese van serendipiteit. Maar het richten op individuele genen zou per definitie geneesmiddelen met een smal spectrum opleveren. Geen enkele arts wilde uitsluitend op smalspectrummedicijnen vertrouwen, vooral in de uren voordat de cultuur van een patiënt in het laboratorium werd geanalyseerd. Bovendien kan een medicijn dat is ontworpen om één bacterieel gen te raken, binnenkort een doelwitveranderende mutatie veroorzaken. Hele nieuwe soorten breedspectrumantibiotica waren ook nodig, en de beste daarvan leken minder waarschijnlijk te worden gevonden door genomics dan door eureka-momenten zoals die van Fleming en Zasloff, toen een andere aanpak zich even plotseling en duidelijk presenteerde als een deur die uitkwam in een nieuwe kamer. Tot op heden waren vrijwel alle antibiotica met enige basis in de natuur gevonden in bodembacteriën of schimmels. Het vooruitzicht van menselijke antibiotica van een dierlijke substantie suggereerde inderdaad een zeer grote ruimte.
De wereld was erg veranderd sinds Fleming zijn observatie over een Penicillium-schimmel had gepubliceerd en deze vervolgens meer dan een decennium lang vergat. Nu hebben biotech venture capitalists de medische tijdschriften gescand op vondsten die misschien de volgende miljard dollar zijn. Zasloff zou merken dat hij uit zijn NIH-laboratorium in het voorzitterschap van een nieuw beursgenoteerd bedrijf met Wall Street-geld en Wall Street-verwachtingen werd geveegd, zijn magainins hyped als het volgende nieuwe ding. Bijna $ 100 miljoen later, zou hij ook de tragische held zijn van een waarschuwend verhaal over de uitdagingen waarmee een buitenbeentje werd geconfronteerd bij het op de markt brengen van nieuwe antibiotica.
Terwijl hij hun actie volgde, ontdekte Zasloff dat de peptiden die hij magainines noemde niet werken door zich op een bacterieel eiwit te richten, zoals bijna alle moderne antibiotica, maar door zich een weg te banen door het membraan van de bacteriecel en ionkanalen te vormen die water en andere stoffen laten stromen in. Deze barsten op hun beurt de bacterie. Dit barsten of lyseren vond plaats omdat de magaininen positief geladen waren en de bacteriën negatief geladen elementen, fosfolipiden genaamd, op hun membraanwanden hadden. De positief geladen peptiden kwamen thuis op het negatief geladen celmembraan alsof ze een gepantserde schaal doorboorden.
Het muurponsmechanisme suggereerde dat peptiden vooral nuttig kunnen zijn tegen resistente bacteriën. De eiwitten waarop bijna alle bestaande antibiotica zich richten, kunnen worden gewijzigd of vervangen. Als een bacterie zijn hele membraan zou veranderen, zouden ordes van grootte moeilijker zijn. Het leek onmogelijk. En voor zover Zasloff kon zien, werden peptiden alleen aangetrokken door bacteriële celwanden - nooit, tenminste in vitro, door de membranen van normale menselijke cellen. Dat maakte ze een perfect antibioticum.
Een andere NIH-wetenschapper heeft misschien zijn bevindingen gepubliceerd, zoals Zasloff, en is teruggegaan naar sleutelen in zijn laboratorium met de volgende intellectuele uitdaging. Maar als kinderarts, herinnerend aan baby's met cystische fibrose, wilde Zasloff zien dat peptiden meteen in medicijnen werden omgezet. Zijn eerste stap was om de Food and Drug Administration te bellen. "Ik ben van de NIH en ik heb net een ontdekking gedaan die binnenkort zal worden gepubliceerd, " vertelde hij de bureaucraat die hij bereikte. "Kan ik iemand van de FDA krijgen om me te helpen doen wat ik moet doen om er een medicijn van te maken?" De FDA had geen systeem, zo bleek, om overheidsonderzoekers te helpen bij het ontwikkelen van medicijnen terwijl ze hun overheidstaken behouden. Evenmin had de NIH dergelijke richtlijnen. (Niet lang daarna zou het bureau onderzoekers in staat stellen op bescheiden manieren te profiteren van technologieoverdracht, maar de groeiende biotech-industrie zou gevuld zijn met NIH-vluchtelingen die een groter deel van de opbrengst van hun ontdekkingen willen.) Zasloff riskeerde ontslagen of aangeklaagd te worden, hij ontdekt, gewoon voor het afhandelen van de telefoontjes die binnenkwamen nadat zijn artikel was gepubliceerd. Als hij met Merck zou praten, zou hij door Bristol-Myers kunnen worden aangeklaagd, omdat hij een overheidsfunctionaris was die verplicht was om geen enkel bedrijf te verkiezen boven een ander bedrijf.
Een oproep van venture capitalist Wally Steinberg besliste zijn toekomst. Steinberg bood Zasloff een deal aan waarmee hij de startup - Magainin genoemd - kon helpen om les te geven en te blijven oefenen als kinderarts. Kort gezegd werd Zasloff hoogleraar genetica en kindergeneeskunde, in een bijzondere leerstoel aan de Universiteit van Pennsylvania, en hoofd van menselijke genetica in het kinderziekenhuis van Philadelphia. Voor Magainin, gevestigd buiten Philadelphia in een bedrijvenpark van de voormalige boerderij Plymouth Meeting, werkte hij als parttime consultant.
Het had een ideale opstelling moeten zijn, een droomleven dat elke medische onderzoeker ziek maakt van jaloezie. Maar terwijl Zasloff had gedacht dat hij in zijn ziekenhuislaboratorium aan peptiden kon werken en de resultaten aan Magainin kon doorgeven, dachten de ziekenhuisdirecteuren van niet. Ze verklaarden dat werk dat door het ziekenhuis werd gefinancierd, het intellectuele eigendom van het ziekenhuis moest blijven. Toen de universiteit, het derde deel van de nieuwe carrière van Zasloff, begon te lobbyen voor zijn eigen aandeel in de opbrengst, gaf Zasloff het op. Hartzeer, hij nam ontslag als bestuurder in het ziekenhuis en gaf de bijzondere leerstoel terug aan de universiteit. Vanaf 1992 zou hij zijn hele carrière op Magainin gokken.
Omdat peptiden tegen bijna alles leken te werken, zochten Zasloff en zijn collega's de markt af naar een aandoening die met slechts één medicijn werd behandeld: minder concurrentie, meer kansen. Ze vestigden zich op impetigo, de milde huidinfectie gekenmerkt door huiduitslagachtige laesies en veroorzaakt door huidbacteriën, meestal bepaalde streptokokken of S. aureus. Als de peptiden net zo goed of beter zouden werken dan Bactroban, de bestaande behandeling, zouden ze worden goedgekeurd. Van daaruit zou Magainin peptiden kunnen testen tegen ernstigere actuele infecties, een paar winstgevende producten op de markt kunnen hebben en zo klaar kunnen zijn voor ernstige bloedbaaninfecties.
De peptiden zeilden door fase één proeven: toegepast op een gezonde menselijke huid, veroorzaakten ze geen schade. In fase twee leken ze goede resultaten te produceren bij 45 mensen die daadwerkelijk impetigo hadden. Bij de Bactroban-onderzoeken was een placebo betrokken: eenvoudige zeep en water. Magainin volgde. Maar toen de resultaten van de fase drie proeven medio 1993 werden verzameld, was Zasloff verbluft. Hoewel de peptiden net zo goed hadden gewerkt als Bactroban, had geen van beide producten zo goed gedaan als zeep en water! Hoe had Bactroban dan in de eerste plaats goedkeuring gekregen? Zasloff heeft het nooit geleerd. De FDA heeft alleen aangekondigd dat peptiden het niet beter hadden gedaan dan Bactroban. 'S Nachts daalde het aandeel van Magainin van $ 18 naar $ 3 per aandeel. Terwijl Magainin op het punt van instorten wankelde, trok Zasloff een konijn uit zijn hoed. Of liever, een hondshaaihaai.
In 1993 waren tientallen andere wetenschappers, geïnspireerd door het originele papier van zasloff, op zoek gegaan naar peptiden bij andere dieren. Ze hadden ze zo ongeveer overal gevonden waar ze hadden gekeken - in totaal 70 verschillende antibiotische peptiden - in alles van insecten tot koeien tot Komodovaranen. Intrigerend is dat verschillende wezens peptiden uit verschillende soorten cellen afscheiden. Veel insecten maakten ze in hun witte bloedcellen. In hoefijzerkrabben verschenen ze in de bloedelementen die bloedplaatjes worden genoemd. In de kikker, zoals Zasloff had vastgesteld, verschenen ze in een deel van het zenuwstelsel dat de korrelige klieren wordt genoemd: de kikker maakt deze klieren leeg, ontdekte Zasloff, wanneer het dier gestrest is of wanneer de huid is gescheurd. Wat betreft de mens, ze bleken zelf peptiden te bevatten: in witte bloedcellen, in de darm en, met name voor baby's met cystische fibrose, in bepaalde cellen van de luchtwegen die het ciliated epitheel worden genoemd. Misschien, dacht Zasloff, zouden de peptiden van andere dieren een krachtiger antibioticum zijn dan die van de Afrikaanse klauwkikker - krachtig genoeg om investeerders terug te brengen naar Magainin.
Op een dag gaf Zasloff zijn standaard stomppraat over peptiden aan een groep wetenschappers van het Marine Biological Laboratory in Mount Desert, Maine. John Forrest, een professor aan de medische school van YaleUniversity, stak zijn hand op om te zeggen dat hij 19 zomers de hondshaaihaai had bestudeerd, en, als God de Afrikaanse klauwkikker peptiden had, zo ook de haai. De haai was al lang Forrest's experimentele diermodel, omdat de kikker van Zasloff was. Klein en winterhard, de haai had grote, eenvoudige cellen en organen die het gemakkelijk maakten om te studeren. Het beste van alles, toen Forrest een hondshaaihaai opereerde, kon hij het hechten en teruggooien in een tank met vuil water, zoals Zasloff deed met zijn kikkers. Onvermijdelijk genas de haai zonder infectie. Zasloff ging naar huis met een haaienmaag in de verwachting peptiden te vinden. In plaats daarvan vond hij een nieuw soort steroïde met een nog sterkere antibacteriële werking - nog een ander element van het aangeboren immuunsysteem. Hij noemde het squalamine. "Hé!" Vertelde hij Forrest telefonisch. "Stuur me meer van die haaienmagen!"
Uiteindelijk vond Zasloff een manier om haaienqualamine te zuiveren en schakelde over op levers, omdat een commerciële visserij genaamd Seatrade in New Hampshire hem een halve ton per week kon uitdrukken. Zasloff zelf zou de zware dozen met stinkende haaienorgels vanuit het laadperron naar binnen rijden en ze vervolgens in een gigantische vleesmolen slingeren. Het zuiveringsproces omvatte het verwarmen van de grondlevers in vuilnisbakken zoals grote vaten soep, het schuim van de squalamine-rijke schuim vanaf de bovenkant afschuimen, en vervolgens het schuim filteren door een high-tech reeks stappen.
Samen met squalamines vond Zasloff andere steroïden in de gezuiverde smurrie. Hij dacht dat er in totaal meer dan 12 soorten waren. Elk had brede antibiotische effecten, maar elk leek ook te zijn gericht op een specifiek soort cel in het lichaam van de haai. Publicatie van de ontdekking van squalamines had telefoontjes van over de hele wereld gebracht, en deze hielpen de studie van Zasloff te concentreren. Verschillende van de steroïden werkten als antikankermiddelen zowel bij hondshaaihaaien als bij mensen. Eén soort verhinderde zelfs dat lymfocyten de orders van het AIDS-virus uitvoeren om meer virussen te maken.
Zeker dat hij een manier had gevonden om zijn bedrijf te redden, nam Zasloff contact op met Anthony Fauci, directeur van het National Institute of Allergy and Infectious Diseases bij NIH en als zodanig de belangrijkste Amerikaanse overheidsfunctionaris die betrokken is bij de bestrijding van aids. Fauci sloot een samenwerkingsovereenkomst voor onderzoek en ontwikkeling, of CRADA, met Magainin, en Zasloff begon squalamine te injecteren in met AIDS geïnfecteerde muizen en honden en apen. De squalamines werkten briljant - tot op zekere hoogte. Ze stopten de groei van de lymfocyten, net als in laboratoriumexperimenten. Helaas, zodra de behandelde dieren werden geraakt met de squalamines, stopten ze met eten en begonnen ze gewicht te verliezen.
Maandenlang had Zasloff moeite om het dilemma op te lossen. Een eenzame figuur die naar haaienlever stonk, bracht hij zijn dagen door met het schuimen en het injecteren van steroïden in met aids geïnfecteerde proefdieren. Geen enkele aanpak werkte. De lymfocyten van de dieren stopten met groeien, net als het AIDS-virus, maar de dieren wilden gewoon niet eten. Anthony Fauci gaf de hoop op: het vooruitzicht om de aids-infectie van een patiënt te stoppen terwijl hij stierf van de honger was duidelijk onaanvaardbaar. Oké, eindelijk verklaarde Zasloff, oké. Alles was niet verloren. "Wat de natuur ons heeft gegeven, " kondigde hij aan zijn verwoeste collega's aan, "is een eetlustremmer ."
Zasloff had twee stakingen tegen hem, en wat zijn ruggen betrof, was het de onderkant van de negende. Maar tegen het midden van de jaren negentig had de sterke toename van het verzet over de hele wereld peptiden, zijn andere bevinding, in een gunstiger daglicht gesteld. Peptiden bleken nog steeds volkomen ongevoelig voor alle nieuwe weerstandsmechanismen die bacteriën hadden toegepast. Geïntrigeerd bood de FDA aan Magainin opnieuw peptiden te laten proberen, dit keer met een ernstiger actuele aandoening dan impetigo: geïnfecteerde diabetische zweren. Zoals de FDA wist, veroorzaakten de bestaande antibiotica die tegen deze pijnlijke voetlaesies werden gebruikt, dergelijke slopende bijwerkingen dat patiënten meestal stopten met het gebruik ervan - hoewel de laesies, wanneer geïnfecteerd, de neiging hadden spieren en botten binnen te dringen en zelfs tot amputatie van het getroffen ledemaat leidden . Nu nam bovendien de resistentie tegen deze antibiotica toe. Erger nog, de meest veelbelovende van hen, Trovan, zou binnenkort uit de markt worden gehaald voor het veroorzaken van levertoxiciteit. Hier was een reële behoefte - en marktniche - die peptiden perfect leken te vervullen.
Omdat patiënten onomkeerbare schade kunnen lijden door diabetische zweren, oordeelde de FDA dat er geen placebo nodig zou zijn. De peptiden van Zasloff moesten het net zo goed of beter doen dan een van de vergelijkers, een krachtig antibioticum genaamd ofloxacine, dat niet als een actuele zalf kwam, maar in orale vorm. Magainin brak door fase één-proeven: de peptiden, zoals aangetoond in de vorige proeven, veroorzaakten geen schade aan de huid van gezonde mensen. Om het proces te versnellen, liet de FDA Magainin de volgende twee fasen combineren. Ongeveer 1.000 patiënten werden geworven uit meer dan 50 medische centra in de Verenigde Staten tussen 1995 en 1998. Dit waren zeer zieke patiënten, hun laesies verschrikkelijk pijnlijk. Toen artsen de laesies met een peptide-oplossing uitstreken, leken de meeste patiënten te verbeteren.
Terwijl Zasloff zich over de uiteindelijke resultaten bekeek, voelde hij zich aangemoedigd, zo niet wild optimistisch. De actuele peptiden waren niet helemaal beter dan orale ofloxacine, maar ze hadden het bijna net zo goed gedaan. De tests hadden zeker aangetoond dat MSI-78, zoals Magainin's nieuwste peptide bekend was, een breed en krachtig spectrum had, geen resistentie veroorzaakte en geen directe bijwerkingen had. De resultaten waren sterk genoeg voor Smith-Kline Beecham om zich aan te melden als partner. SKB zou het product op de markt brengen als Locilex. Nu was alles wat Magainin nodig had formele goedkeuring door een FDA-adviespanel.
Het panel, bestaande uit zeven experts uit verschillende vakgebieden, kwam op 4 maart 1999 bijeen in Silver Spring, Maryland, om de hele dag te debatteren over de verdiensten van Locilex. Zasloff, kijkend vanuit het publiek van 300, dacht dat de ochtendsessie goed verliep, maar de middag was een ander verhaal.
Misschien kregen de panelleden een oneetbare lunch. Misschien was de vergaderruimte te warm of koud. Wat de reden ook is, de leden kwamen weer samen in een chagrijnige bui. Een van de zeven verklaarde dat naar haar mening - niet gebaseerd op klinische ervaring, alleen op de 30 minuten durende tutorial van de ochtend - geen antibiotica nodig waren voor geïnfecteerde diabetische zweren. "Snijd gewoon het geïnfecteerde weefsel eruit en gooi het in de vuilnisbak, " verklaarde ze. De een na de ander stemde in met de leden. De voorzitter van het panel, dr. William Craig, was het hier absoluut niet mee eens. Niettemin was de stemming 7-5 om het medicijn niet goed te keuren, een besluit dat enkele maanden later formeel door de FDA werd bevestigd. De 13-jarige kruistocht van Michael Zasloff om peptiden tegen resistente bacteriën te gebruiken was afgelopen.
In de komende twee jaar vroeg Zasloff zich af of dierlijke peptiden ooit bij mensen zouden werken. Misschien was de manier om te gaan focussen op menselijke peptiden - er waren er veel gevonden - en proberen de barrière van aangeboren immuniteit te versterken om menselijke infecties te bestrijden.
In een wanhopige poging om zijn bedrijf in leven te houden, duwde Zasloff squalamine in klinische proeven als eetlustremmer. Hij meende het. Het was het spel Wees gegroet, zoals hij het zei, dat de dag zou kunnen redden. Maar niemand leek te geloven dat hij het voor elkaar kon krijgen.
In de herfst van 2000 verloren de eigen regisseurs van Zasloff het vertrouwen. De wetenschapper wiens ontdekking het bedrijf had geïnspireerd, werd adviseur - verdreven, zoals Zasloff later toegaf - en de bedrijfsrichting veranderde. De klinische tests met squalamine als eetlustremmer werden uitgevoerd: het spul zag er veelbelovend uit, maf als de route naar de toepassing ervan was geweest. Vroege resultaten hadden aangetoond dat squalamine ook effectief is tegen eierstokkanker en niet-kleincellige longkanker. Maar in zakelijke persberichten werd verder geen melding gemaakt van antibiotica of peptiden. Vanaf nu zou het bedrijf genomics gebruiken om nieuwe doelen en nieuwe natuurlijke stoffen zoals hormonen als medicijnen te vinden. Om dat volkomen duidelijk te maken, werd de naam Magainin veranderd in Genaera.
Op zijn meer contemplatieve momenten gaf Zasloff toe dat hij fouten had gemaakt. Maar hij had geen spijt van zijn rol bij het tot stand brengen van een ontluikend nieuw veld: sinds zijn baanbrekende artikel van 1987 waren ongeveer 3.000 artikelen over peptiden geschreven, ongeveer 500 ontdekte peptiden. Het aangeboren immuunsysteem was nu onderdeel van de wetenschap. En voor Zasloff was het meest veelbelovende aspect van peptiden nog steeds hun potentie tegen resistente bacteriën. Ze hadden de meeste, zo niet alle, van de evolutionaire geschiedenis volgehouden. In al die tijd waren bacteriën er nooit resistent tegen geworden. Was het teveel om te suggereren dat ze de achilleshiel van ziekteverwekkers vormden? Dat bacteriën nooit resistent zouden worden tegen peptiden? "Ze hebben een miljard jaar de tijd gehad om deze dingen af te weren, " zei Zasloff, "en dit is wat we hebben."
Als president van antilichaamsystemen, een klein, in Texas gevestigd biotechbedrijf, had Terry Fredeking zich toegelegd op het zoeken naar peptiden en andere natuurlijke stoffen in dieren, hoe exotischer, hoe beter, die kunnen leiden tot geneesmiddelen voor resistente pathogenen. De ontdekking van Michael Zasloff had zijn werk mogelijk gemaakt; een van de voormalige studenten van Zasloff was in dienst. Sommige van zijn monsters - waaronder parasieten van Tasmaanse duivels, onder andere vreemde dingen - toonden veelbelovend in vitro, maar Fredeking snakte naar meer. In werkelijkheid was hij een beetje een showboater, enthousiast om zijn naam te maken, met het soort chutzpah dat laboratoriumwetenschappers huiverde maar soms dingen voor elkaar kreeg. "Er moet iets groters zijn dan dit, " zei hij op een dag tegen een van zijn consultants, George Stewart, professor in parasitologie en immunologie aan de Universiteit van Texas. "Wat kunnen we nu doen dat gevaarlijk, opwindend is en de wetenschap vooruit helpt?"
"Hoe zit het met Komodo-draken?" Stelde Stewart voor.
"Komodovaranen?" Echode Fredeking. "Wat zijn ze in hemelsnaam?"
Stewart legde uit dat 's werelds grootste hagedis, formeel bekend als Varanus komodoensis, terecht beroemd was als een van een handvol roofdieren groot en onverschrokken genoeg om op een enigszins regelmatige basis op mensen te jagen. In feite was de mens zeker niet zijn grootste prooi: van volwassen Komodo's was bekend dat ze 2000 pond waterbuffels neerhaalden. Alleen gevonden op de Indonesische eilanden Komodo, Flores en Rinca, waren de draken afstammelingen van mososauriërs, massieve water reptielen die 100 miljoen jaar geleden door de zeeën zwierven. Hoewel de Komodo-draak vaak op jacht ging en zijn prooi verslond, had hij ook een slimmere methode om te doden die wees op de aanwezigheid van antibiotica-peptiden. Een stealth-jager, de draak lag te wachten op sambarherten, krabetende makaken en andere zoogdieren uit zijn leefgebied, en dook toen naar de buik van zijn voorbijgaande prooi met tandkaken zo sterk als die van een krokodil. Bijna altijd ontsnapten de gewonde slachtoffers, omdat de draken, velen zwaarder dan een dikke, zes meter lange man, alleen in korte uitbarstingen konden rennen. Maar omdat de draken vaak feestten op rottende karkassen, wemelden hun kaken van virulente bacteriën. Binnen 72 uur nadat ze door de grote hagedis waren gebeten, stierven dieren aan bloedstroominfecties die door deze bacteriën werden veroorzaakt. Uiteindelijk zou de draak komen sjokken om eindelijk zijn maaltijd te nemen.
Zowel vanwege het dodelijke speeksel als omdat de draak aas wemelde met meer bacteriën, hadden zoölogen zich al lang afgevraagd wat de draken immuun maakte voor al deze ziekteverwekkers. Wat het ook was, het moest echt krachtig zijn, vanwege een evolutionaire eigenaardigheid over de tanden van de draak. Vlijmscherp als ze waren en gekarteld als die van een haai, de drakentanden waren eigenlijk bedekt door het tandvlees. Toen het zijn kaken op zijn prooi sloeg, sneden de tanden door het tandvlees. Het dodelijke speeksel van de draak had dan toegang tot zijn bloedbaan. Toch bleef de Komodo niet geïnfecteerd. "Naar alle waarschijnlijkheid, " eindigde Stewart, "vechten de bacteriën van de draak al miljoenen jaren met zijn immuunsysteem, waarbij beide kanten in de loop van de tijd sterker en sterker worden om elkaar in balans te houden."
"Dat is het!" Riep Fredeking. "Leid me naar ze!"
Bijna drie jaar verstreken voordat Fredeking en twee collega's vergunningen konden verkrijgen voor het nemen van monsters van Komodo Dragon-speeksel. Zowel de Indonesische als de Amerikaanse regering moesten een verzoekschrift indienen, omdat de draak een bedreigde diersoort is en de meeste van de 6000 dieren die overblijven worden gevonden in Komodo National Park, dat verschillende eilanden beslaat en nu een werelderfgoed is. Eindelijk, op 30 november 1995, kwam de gedenkwaardige dag. Fredeking en Jon Arnett, curator van reptielen in de Cincinnati Zoo, vlogen naar Bali, waar ze dr. Putra Sastruwan, een biologieprofessor en Komodo-drakenspecialist aan de Universiteit van Udayiana op Bali ontmoetten. Het duurde twee dagen om te herstellen van een jetlag en vlogen vervolgens naar het Indonesische eiland Flores in een klein Fokker-vliegtuig dat Fredeking nerveuzer maakte dan het vooruitzicht om Komodo-draken te ontmoeten.
De volgende dag staken ze over naar Komodo met de veerboot - een andere vervelende ervaring voor Fredeking, omdat de veerboot bij verschillende gelegenheden was gezonken. Van een afstand leek het eiland gehuld in mist, met uitstekende vulkanische rotsen. Van dichtbij zag Fredeking dat de kustlijn was bekleed met rotsachtige landtongen en zandige baaien. Veel van het interieur was droog, rollende savanne, met bamboebossen halverwege de grotere toppen. Het eiland ondersteunde een verscheidenheid aan grote zoogdieren, allemaal geïmporteerd door de mens: herten, waterbuffels, zwijnen, makaakaap en wild paard. Niemand wist hoe de Komodo-draken naar het eiland waren gekomen. Paleontologen geloofden dat hun geslacht 25 miljoen tot 50 miljoen jaar geleden als reptielen in Azië evolueerde en vervolgens naar Australië migreerde toen die twee landmassa's in botsing kwamen. Omdat Indonesië toen dichter bij Australië lag, kunnen de draken naar de eilanden gezwommen zijn en zich hebben verspreid, groter worden in de tijd, omdat de eilanden geen roofdieren voor hen bevatten.
Heet en zweterig brachten de biologen hun eerste nacht op het eiland door in een dorp dat niets meer was dan een groep bamboehutten. Tijdens een lokaal diner van rijst en vis hoorden ze verhalen over de wreedheid van de draken. Acht dorpelingen, meestal kinderen, waren aangevallen en gedood door Komodos in de 15 jaar sinds het nationale park werd aangelegd en er registers werden bijgehouden. Een oude man was naast een pad blijven staan om een dutje te doen: zijn rugligging zag er kwetsbaar en uitnodigend uit en ook hij werd het slachtoffer van de stalen valkaken van een draak. Andere verhalen, niet verifieerbaar, waren verspreid sinds W. Douglas Burden in 1926 overkwam namens het American Museum of Natural History en een eerste formele studie van de beesten maakte, 27 van hen gevangen en ze Komodo-draken noemde. Last bracht ook de eerste Komodovaraan terug naar New York City. Hij vertelde het verhaal van zijn avontuur aan onder meer Meriam C. Cooper en ontketende de verbeelding van de Hollywood-producent. Cooper veranderde de draak in een aap, voegde Fay Wray toe en gaf in 1933 de wereld King Kong .
Het was de volgende ochtend dat Fredeking een Komodo-draak de buik van een angstige geit zag openbreken. Hij had kort overwogen om kalmeringsgeweren mee te nemen om zijn prooi op te pakken, maar hij kreeg het idee toen hij hoorde dat een verdoofde draak waarschijnlijk door zijn gelijken wordt opgegeten. Komodo's zijn zo kannibalistisch dat ze elkaar opeten, inclusief hun eigen jongen. Nieuw uitgekomen draken weten door biologische noodzaak onmiddellijk hoge bomen te bestormen en hun eerste twee jaar als boomwezens door te brengen, veilig voor de brekende kaken van hun ouders hieronder.
In plaats van kalmerende middelen te gebruiken, kwamen Fredeking en zijn cohorten uit hun schuilplaatsen tevoorschijn met lange gevorkte stokken en één lange stok ontworpen voor het vangen van krokodillen: een uitschuifbare stok met een brede strop aan het einde. De strop werd over de drakenkop getrokken en strak getrokken. Voordat het verwarde wezen kon reageren, sprongen zes mannen op hem. Jon Arnett van de Cincinnati Zoo hield de drakenkop vast en begon er ducttape omheen te wikkelen. Anderen wikkelden tape rond zijn uitgestrekte klauwen. Even belangrijk, een boswachter greep de krachtige staart van de draak. Fredeking reikte naar de lange Q-Tips die hij had meegenomen voor het uitstrijken van het speeksel van de draak. Hij keek naar de woedende ogen van de draak en schrok toen naar zijn derde oog: een "pariëtaal" oog in het dak van zijn schedel, dat fungeert als een lichtgevend orgaan. Hij depte het speeksel, geschokt over hoe dik en viskeus het was - zoals Vaseline. Eén monster werd in een flesje geschoven en vervolgens een ander. Fredeking begon euforisch te voelen. Dat was toen hij een van de anderen hoorde, in echte angst: "Oh mijn God."
Fredeking keek op en voelde de verlammende angst van de jager die van roofdier naar prooi is gegaan. More than a dozen Komodo dragons were advancing from all sides. Drawn by the noisy struggle of the dragon that had been captured, the lizards had converged with the quaintly Komodian hope of eating it—along with the men around it. Panting with adrenaline, the men pushed at the dragons with their forked sticks. With their length, body mass and sheer reptilian power, the dragons easily could have pushed right up to the men and started chomping away, either at the duct-taped dragon or at the hors d'oeuvres plate of tasty human legs. But the sight of tall men with sticks seemed to confuse them. One of the park guards—an old hand at dealing with the dragons—aggressively advanced on one of the larger lizards, and pushed him away with his forked stick. For a tense minute or so, the outcome remained uncertain. Then, one by one, the dragons turned and clumped away. Fredeking took a long breath. “Man, oh man, ” he said. “What we do for science.”
On that first trip, both of Fredeking's cohorts incurred deep scratches on the insides of their calves by sitting on the dragon's back to help restrain him. They knew that the dragon's scaly skin—as scaly as chain mail—was rife with bacteria too. Within hours, they were infected and running fevers. Fredeking was running a fever too. All three took Ciprofloxacin and soon felt better. Not surprisingly, the dragon's bacteria were susceptible, given that the bugs had probably never encountered commercial antibiotics.
Along with saliva swabs, Fredeking came away with samples of blood from the dragon's bleeding gums. Flash frozen in liquid nitrogen and stored in Thermos-like containers, the samples were flown back to Texas, where Fredeking's researchers got to work. They counted 62 different kinds of bacteria in Komodo saliva. The most potent of the lot was Pasteurella multicida, common in many domestic animals, thoughin far less virulent strains. They found antibiotic peptides, too, along with a small molecule that did an even better job of killing bacteria. In vitro, the molecule knocked out three of the worst bacterial pathogens: methicillin-resistant S. aureus (MRSA), vancomycin-resistant Enterococcus (VRE), and E. coli 0157:H7 or Escherichia coli. Don Gillespie, a veterinarian in touch with Fredeking because of his work with Komodos at the Nashville, Tennessee, zoo, worried that the peptides might not last long in the human body. But this new small molecule, he thought, might not be recognized by human antibodies, and so be a perfect candidate for a new class of antibiotic.
First, the researchers would have to try the peptides, and the molecules, in mice, then guinea pigs, then primates. And even the gung ho Fredeking knew better than to make any predictions. “If it makes mice grow long green tails and crave human flesh, we'll know it's not good, ” he said. “Basically, anywhere along the trail here, this thing could fall apart.”
