Antibiotica zijn vertrouwde wapens tegen vele soorten bacteriële ziekten, maar groeiende resistentie tegen de medicijnen is een groot probleem. "Pathogenen verwerven sneller resistentie dan we nieuwe antibiotica kunnen introduceren, en dit veroorzaakt een menselijke gezondheidscrisis", zegt biochemicus Kim Lewis van Northeastern University.
Lewis maakt deel uit van een team dat onlangs een veelbelovend antibioticum heeft onthuld, geboren uit een nieuwe manier om de krachten van bodemmicro-organismen te benutten. In dierproeven bleek teixobactine effectief bij het doden van een breed scala aan ziekteverwekkende bacteriën - zelfs diegenen die immuniteit voor andere geneesmiddelen hebben ontwikkeld. De beste inspanningen van de wetenschappers om mutante bacteriën te creëren met resistentie tegen het medicijn faalden, wat betekent dat teixobactine tientallen jaren effectief zou kunnen werken voordat pathogenen er op natuurlijke wijze resistentie tegen ontwikkelen.
Het "antibioticumtijdperk" van de 20ste eeuw introduceerde een breed succesvol, gericht streven tegen ziekteverwekkende bacteriën. Geneesmiddelen zoals penicilline en streptomycine werden bekende namen en miljoenen mensen profiteerden ervan.
Maar wijdverbreid gebruik - en misbruik, zoals patiënten die de medicijnen niet correct gebruikten - betekende dat bacteriën overuren begonnen te maken om resistentie tegen antibiotica te ontwikkelen. Nu zijn sommige pathogenen, waaronder enkele stammen van tuberculose, resistent tegen alle beschikbare antibiotica. Omdat resistentie snel kan evolueren, worden de hoge kosten van medicijnontwikkeling niet gezien als langetermijnwaarde en komen er minder nieuwe antibiotica op de markt.
Een deel van het probleem was het groeien van de meest veelbelovende kandidaten in het lab. Natuurlijke microbiële stoffen uit bodembacteriën en schimmels vormen de basis van de meeste antibioticumontwikkeling in de afgelopen eeuw. Maar slechts ongeveer één procent van deze organismen kan in een laboratorium worden gekweekt. De rest, in duizelingwekkende aantallen, is tot nu toe onbeschaafd en van beperkt nut geweest voor de medische wetenschap.
Lewis en zijn team besloten tot een andere aanpak. “In plaats van te proberen de ideale omstandigheden voor elk van de miljoenen organismen in de omgeving te achterhalen, om ze in het laboratorium te laten groeien, laten we ze gewoon groeien in hun natuurlijke omgeving waar ze al de omstandigheden hebben die ze hebben behoefte aan groei ', zegt hij.
Om dit te doen, ontwierp het team een gadget dat een grondmonster tussen twee membranen sandwicht, elk geperforeerd met poriën waardoor moleculen zoals voedingsstoffen door kunnen diffunderen maar cellen niet kunnen passeren. "We gebruiken het alleen om de bacteriën te laten denken dat ze in hun natuurlijke omgeving zijn, " zegt Lewis.
Het team isoleerde 10.000 stammen van niet-gekweekte bodembacteriën en bereidde extracten daarvan die konden worden getest tegen vervelende pathogene bacteriën. Teixobactin kwam naar voren als het meest veelbelovende medicijn. Muizen geïnfecteerd met bacteriën die infecties van de bovenste luchtwegen veroorzaken (waaronder S. aureus of Streptococcus pneumoniae ) werden behandeld met teixobactine en het medicijn sloeg de infecties uit zonder merkbare toxische effecten.
Het is waarschijnlijk dat teixobactine effectief is vanwege de manier waarop het zich op ziekten richt: het medicijn breekt bacteriële celwanden af door de lipidemoleculen aan te vallen die de cel organisch aanmaakt. Veel andere antibiotica richten zich op de eiwitten van de bacterie en de genen die voor die eiwitten coderen kunnen muteren om verschillende structuren te produceren. Dat betekent dat de aanval van het medicijn niet altijd effectief is, dus sommige winterharde bacteriën kunnen overleven om uiteindelijk een resistente stam te helpen opbouwen.
Een bestaand antibioticum dat zich ook richt op lipide celwandprecursoren, vancomycine, werkte bijna 40 jaar effectief voordat bacteriën resistentie ontwikkelden. De nieuwe verbinding is aanzienlijk beter beschermd tegen resistentie dan vancomycine, dus het kan een zeer lange effectiviteit hebben, meldt het team vandaag in het tijdschrift Nature .
Tegenwoordig kan teixobactine muizen met infecties genezen, wat een goed begin is, en het medicijn is misschien twee jaar verwijderd van het begin van de klinische tests die uiteindelijk kunnen leiden tot goedkeuring voor menselijke behandeling. En hoe veelbelovend het ook is, teixobactine vertegenwoordigt slechts het topje van de ijsberg, zegt Lewis. Wie weet wat er te vinden is tussen de vele miljoenen niet-gecultiveerde bodembacteriën?
"Het is een geweldige bron van nieuwe antibiotica", zegt Lewis. “Je kunt je allerlei soorten verbindingen voorstellen die er kunnen zijn en allerlei dingen kunnen doen. Zelfs naast antibiotica zijn de verbindingen die je van micro-organismen in de bodem krijgt ook gebruikt om geneesmiddelen tegen kanker, immunosuppressiva en ontstekingsremmers te ontwikkelen. Dus echt, deze bacteriën zijn erg goed in het maken van antibiotica, maar er zijn absoluut veel andere therapieën die ze ook kunnen maken. ”
