Ziek zijn, medicatie nemen, maar toch niet beter worden? Helaas wordt het probleem van resistente microben alleen maar groter. Gelukkig toont experimentele evolutie ons hoe ziekmakers resistent kunnen worden.
Beeld: Stef Jacobs
Sarah voelde zich al een aantal dagen niet zo goed en haar koorts liep op. De dokter kwam al snel met de diagnose: een longontsteking. Sarah dacht in zichzelf: een week pilletjes nemen en ik ben ervan af. Helaas bleek dit even anders te lopen. Een week later zat ze opnieuw bij de dokter. De bacterie die haar ziek maakte bleek resistent aan haar medicatie. Gelukkig voor Sarah sloeg de nieuwe behandeling die de dokter voorschreef wel aan. Ze was weer helemaal de oude als haar doosje leeg was.
Verhalen als die van Sarah zijn helemaal geen uitzondering. We verliezen steeds meer de grip op bacteriële en schimmelinfecties omdat deze micro-organismen resistent worden aan de bestaande medicatie. Ze overleven zonder problemen de behandeling die wij toedienen. En hoewel Sarahs verhaal een goede afloop kent, sterven er jaarlijks meer dan een miljoen mensen aan resistente bacteriën. En dan hebben we het nog niet gehad over resistente schimmels, parasieten en virussen.
Wetenschappers kijken natuurlijk niet gewoon toe hoe microben de strijd winnen. Ze wachten zelfs niet tot die resistent worden. Ze groeien zelf microben op in een gecontroleerde omgeving waarin ook de medicatie zit. Zo verplichten ze die organismen om resistentie te ontwikkelen. Deze methode noemen we experimentele evolutie. Enkel wanneer microben zich snel genoeg weten aan te passen, kunnen ze overleven.
Het grote voordeel van experimentele evolutie, is dat we de evolutie kunnen waarnemen terwijl ze gebeurt. Door op regelmatige tijdstippen stalen te nemen, zien we hoe micro-organismen zich aanpassen aan de medicatie. Van deze stalen meten we telkens de resistentie. We lezen ook het DNA uit om te ontdekken welke mutaties hiervoor verantwoordelijk zijn. De serie aan stalen die we bekomen doorheen het experiment laat ons toe om terug te gaan in de tijd en de evolutie van de resistentie te volgen. Daarop zou Darwin waarschijnlijk erg jaloers geweest zijn.
Waarom geen micro-organismen gebruiken die rechtstreeks uit zieke patiënten komen? Wel, in dat geval is het veel moeilijker om de exacte oorzaak van de resistentie terug te vinden. Het menselijk lichaam is immers een zeer complexe omgeving. De microbe zal zich aan veel meer moeten aanpassen dan enkel aan de medicatie van zijn gastheer. Daarnaast beschikken we ook niet meer over de ‘oer-microbe’ die de patient als eerste besmette. We hebben dus niets om de resistente cellen mee te vergelijken. We kunnen dus niet zeker weten of de mutaties die we vinden in klinische stalen iets met resistentie te maken hebben.
Wetenschapper dicteert de wet
Dokters moeten in het ziekenhuis soms het onderspit delven voor resistente micro-organismen. Maar tijdens experimentele evolutie is de wetenschapper zonder twijfel de baas. Het enige wat die hoeft te doen is medicatie oplossen in het groeimedium en wachten. Daardoor zullen de microben sterven, of resistent worden. Natuurlijk hebben ze wel bouwstoffen nodig om te overleven. Die voorzien we door regelmatig het medium te verversen, met uiteraard een nieuwe lading medicatie. We kunnen ook gebruik maken van een bioreactor. Dit is een gesloten flesje waar automatisch vers medium aan wordt toegevoegd en het oude wordt weggepompt.
Klinkt allemaal heel simpel, werkt het dan wel? Jazeker! Als het experiment goed gaat, hebben we als resultaat een heleboel resistente microben. Die kunnen we gebruiken om te onderzoeken wat er net nodig was om de medicatie te overleven. Zo heeft experimentele evolutie ons al geholpen om heel wat resistentiemechanismen te ontrafelen. Daarnaast leren we ook wat de gevolgen zijn van de resistentie voor het micro-organisme zelf. Het kost immers energie en bouwstoffen om resistent te worden, dus andere functies in de cel zullen minder goed werken. Zo zien we vaak dat resistente cellen minder snel groeien. Microben moeten een compromis sluiten tussen resistent worden en fit blijven.
Microben moeten een compromis sluiten tussen resistent worden en fit blijven
Het is dit compromis waarin wij als wetenschappers geïnteresseerd zijn. Wij onderzoeken of we dit zwakke punt kunnen gebruiken om de ziekmakers te bestrijden. Opnieuw komt experimentele evolutie daar goed van pas. Die geeft ons de vrijheid om verschillende behandelingen te testen en te bestuderen hoe de microben hierop reageren. Denk daarbij aan een combinatie of afwisseling van verschillende medicijnen. Zo krijgen we meer zicht op hoe we onze medicatie optimaal kunnen gebruiken om resistentie te vermijden en te bestrijden.
Dit laatste is erg waardevol, want nieuwe medicatie vinden is een moeilijk en langdurig proces. We zouden dus liefst de medicijnen die we al hebben, blijven gebruiken. We moeten wel voorzichtig omspringen met het combineren van medicijnen, want ze kunnen elkaar ook tegenwerken. Soms zien we zelfs dat de microbe simpelweg resistent wordt aan beide middelen. Dat is natuurlijk het laatste wat we willen!
Hoewel we de afgelopen jaren veel hebben geleerd over resistentie, zijn er nog veel onopgeloste vragen. Daarnaast groeit de behoefte aan alternatieve behandelingen om resistentie tegen te gaan. Experimentele evolutie biedt ons gelukkig een eenvoudige maar waardevolle manier om het onderzoek naar resistentie voort te zetten. Zo kunnen we ons blijven wapenen tegen ziekteverwekkers en verhalen als dat van Sarah hopelijk vermijden.
