Vind jij de heilige graal op deze foto? Een kleine tip: zoek niet naar het aureool, maar naar de halo. Op die plaatsen breekt een lysine actief de celwand van een bacterie af. Zo maken we de antibiotica van morgen.
Beeld: Iris Pottie
Er waart een spook door de gezondheidszorg: de ziekenhuisbacterie. Deze verzameling van superbacteriën is resistent tegen de meest gebruikte antibiotica. Dat maakt de infecties die ze veroorzaken moeilijk te behandelen. De Wereldgezondheidsorganisatie schat zelfs dat resistentie tegen 2050 jaarlijks tien miljoen mensen het leven zou kosten. Dit overstijgt het aantal kankerdoden. Dat willen wij voorkomen.
Wetenschappers denken hiervoor onder andere aan bacterie-etende virussen of bacteriofagen. Deze bacteriofagen infecteren resistente bacteriën. De bacteriofaag injecteert eerst zijn genetisch materiaal in de bacterie, die vervolgens nieuwe bacteriofagen aanmaakt. Uiteindelijk barsten de bacteriën open en komen de nieuw gevormde bacteriofagen vrij. Op maat geselecteerde bacteriofagen koppelen aan patiënten met een bacteriële infectie kan daarom een mooie behandeling zijn. Een team geleid door Belgische onderzoekers heeft intussen al honderd behandelingen op zijn teller!
Toch zijn bacteriofagen niet volledig zaligmakend. Omdat ze zo specifiek bepaalde bacteriën infecteren, moet elke patiënt een gepersonaliseerde therapie krijgen. Dit maakt faagtherapie een uitdagende behandeling. Bovendien kunnen bacteriën resistentie ontwikkelen tegen de aangewende bacteriofagen. Daarbij komt nog dat bacteriofagen in sommige gevallen zorgen voor een verspreiding van antibioticaresistentie. Dat is natuurlijk niet de bedoeling. Bacteriofaagtherapie wordt nu daarom vooral toegepast als laatste redmiddel.
Wanneer de bacteriofagen ontsnappen uit de bacterie, gebruiken ze lysines om de celwand van de bacterie af te breken. Deze lysines knippen als schaartjes het omhulsel van de bacterie stuk. Die spat dan als een ballon uit elkaar. Op die manier ontsnappen de virussen uit de bacterie. Zo kunnen zij de volgende infectie beginnen. Wetenschappers hebben hun oog laten vallen op deze aantrekkelijke lysines. Ze werken namelijk snel en doden bacteriën actief af. Bovendien doden lysines, in tegenstelling tot de meest voorgeschreven antibiotica, specifiek bepaalde soorten bacteriën. De ‘goede’ bacteriën laten ze dus heel.
Lysines bestaan niet uit één geheel, maar uit meerdere domeinen. Deze domeinen voeren hun functie onafhankelijk van elkaar uit. Door verschillende domeinen van verschillende lysines samen te zetten, kunnen we een ander lysine creëren. Zo ontstaat een grote verzameling, waarvan elk lysine andere eigenschappen heeft.
Beyoncé in het labo
Door verschillende domeinen opnieuw te combineren, ontstaan er enkele varianten met een veel hogere activiteit, maar ook veel nutteloze lysine-varianten. De kwestie is dus om de speld in de hooiberg te vinden. Maar hoe beginnen we daaraan?
In ons labo ontwikkelden we de zogeheten halotest. Eerst maken we het lysine aan met E. coli bacteriën. Deze E. coli’s groeien op een plaat waarin zich alle gewenste voedingsstoffen en ook dode, antibioticaresistente bacteriën bevinden. Op de foto zie je deze E. coli’s als de vele witte cirkels op de troebele plaat. Elke cirkel komt van één type E. coli bacterie die een bepaald lysine produceert. Op de plaat zitten dus veel types E. coli bacteriën. Zo ontstaat een grote verzameling met veel verschillende lysines.
Zie je een halo? Dat is een E. coli bacterie die een ‘goed’ lysine maakt.
Vervolgens verspreidt het lysine zich rond deze cirkel van E. coli bacteriën. Daar bevinden zich ook de celwanden van die dode, antibioticaresistente bacterie. De meeste lysines doen hier niets mee. Maar sommige lysines breken deze celwanden wél af. Hierdoor lossen die als het ware op. Dit zie je doordat een doorschijnende ‘vlek’ of halo ontstaat. Als je een halo ziet, kijk je dus naar een E. coli bacterie die een ‘goed’ lysine maakt.
Het voordeel van dit visuele effect beperkt zich niet tot het mooie plaatje, het schuilt vooral in de praktische en snelle opzet. Per plaat evalueren we op enkele dagen tijd 100 lysinevarianten, maar met de halotest kunnen we meerdere platen per keer testen. We testen dus een groot aantal mogelijke lysines op een korte tijd en relatief goedkoop, zonder dure machines of materialen.
De halotest is maar een kleine stap in de richting van de nieuwe antibiotica. Verdere testen moeten de lysines meer uitvoerig karakteriseren. Daarbij doen we soms nog opvallende ontdekkingen. Sommige lysines verliezen hun activiteit in een andere omgeving, andere breken heel snel af, weer andere kunnen we moeilijk aanmaken. Pas na verdere uitvoerige en gunstige evaluatie gebeuren testen met dieren of mensen.
Het lysine op de foto ligt morgen dus nog niet bij de apotheek. Toch begint elke verandering met een eerste stap. Nieuwe lysines ontdekken en bestaande verbeteren kan, stap voor stap, nieuwe antibiotica helpen ontwikkelen. Dat is nodig, als we willen vermijden dat antibioticaresistentie zoveel doden veroorzaakt tegen 2050. Daarom zing ik bij elke gevonden halo luidkeels Halo van Beyoncé door het labo.
