Virussen in de strijd tegen antibioticaresistentie
Antibioticaresistentie wordt gevreesd tot tien miljoen doden per jaar te veroorzaken tegen 2050. Het is dus absoluut van mondiaal belang om alternatieve antibiotica te ontwikkelen. Een zeer beloftevol alternatief zijn “lysines”. Deze lysines worden geproduceerd door virussen die bacteriën doden, bacteriofagen, of ook wel kortweg fagen genoemd. Met een techniek die vergeleken kan worden met Legoblokjes zal het mogelijk zijn om geoptimaliseerde lysines te maken die ingezet kunnen worden tegen tal van gevaarlijke bacteriën.
Antibioticaresistentie
Ieder van ons heeft het voorbije jaar ervaren welke gevolgen infectieziekten kunnen hebben op mens en maatschappij. De ziekte COVID-19 wordt dan wel veroorzaakt door een virale infectie, ook bacteriële infecties kunnen grote gevolgen hebben. Terwijl het einde van de COVID-19 pandemie in zicht is, neemt de dreiging van bacteriële infecties steeds toe. Heel lang konden bacteriële infecties onder controle gehouden worden dankzij antibiotica waardoor al miljoenen levens gered werden. Helaas hebben vele bacteriën resistentie ontwikkeld tegen deze antibiotica, waardoor ze minder goed of zelfs helemaal niet meer werken. Hierdoor vormen resistente bacteriën een wereldwijde bedreiging voor de volksgezondheid. Indien er geen actie wordt ondernomen zullen ze in 2050 tot tien miljoen doden per jaar veroorzaken. Dit is zelfs meer dan het aantal overlijdens door het coronavirus of door kanker.
Er zijn twee redenen voor de grote stijging van het sterftecijfer ten gevolge van antibioticaresistente bacteriën. Vroeger werden er veel nieuwe antibioticaklassen ontdekt, voornamelijk in de jaren 50 en 60, maar de laatste decennia vinden wetenschappers geen nieuwe antibiotica. Daarbovenop blijven ook het aantal resistente bacteriën en het aantal verschillende resistentiemechanismen toenemen. Er is dus absoluut nood aan alternatieve klassen van antibiotica met nieuwe werkingsmechanismen om dit probleem aan te pakken.
Lysines als alternatief voor klassieke antibiotica
Bacteriofaag-gecodeerde lysines hebben bijzonder veel potentieel als een nieuwe klasse van antibiotica. Deze lysines worden in de natuur geproduceerd door bacteriofagen. Dit zijn virussen die bacteriën infecteren. De bacteriofagen dringen de bacteriecel binnen waarna de bacteriën zullen functioneren als ware bacteriofaag-productiemachines. Op het einde van de infectiecyclus zullen de nieuwgevormde bacteriofagen de bacteriën van binnenuit doen openbarsten, waardoor ze worden weggeslingerd op zoek naar nieuwe bacteriële gastheren. De schaartjes waarmee de bacteriofagen zorgen voor het openbarsten van de bacterie worden lysines genoemd. Als lysines de ziekteverwekkende bacterie kunnen aanvallen langs de buitenkant, kunnen ze ook gebruikt worden als een echt medicijn. Zoals het oude gezegde luidt: het is slim om vrienden te worden met de vijand (de bacteriofaag) van onze vijand (de bacteriën).
Spelen met Legoblokjes
Lysines bestaan uit verschillende modules. Zo’n module kan vergeleken worden met een Legoblokje. Elk Legoblokje heeft een functie, het zorgt bijvoorbeeld voor specificiteit of efficiëntie. Met de VersaTile techniek kan er vlot met deze Legoblokjes gespeeld worden. Je kiest welke blokjes je zal gebruiken en op welke positie ze moeten gezet worden. Vervolgens worden de blokjes gecombineerd en worden er lysines aangemaakt waarbij de eigenschappen van het lysine geoptimaliseerd worden.
Nieuwe Legoblokjes identificeren
Om vele verschillende bouwblokjes te vinden moeten er nieuwe natuurlijke lysines geïdentificeerd worden. Een mogelijke benadering hiervoor is gebruik te maken van functional metagenomics. Deze term bestaat uit twee delen. Metagenomics omvat het bestuderen van genetisch materiaal rechtstreeks gewonnen uit een omgevingsstaal. Dit biedt het enorme voordeel dat ook ongekende bacteriofagen onder de loep worden genomen. De momenteel gekende bacteriofagen zijn immers maar het topje van de ijsberg. Een grote potentiële visvijver van nieuwe lysines met uitstekende eigenschappen kan dus aangeboord worden. In het verkregen viraal DNA kan dan gezocht worden naar lysines. Met een functionele screening kunnen er volledig nieuwe lysines gevonden worden. De detectie gebeurt op basis van functie: enkel diegene die de gewenste functie vertonen, in dit geval dus het doden van gevaarlijke bacteriën, zullen geselecteerd worden.
Stappenplan om lysines te ontdekken
We hebben in ons onderzoek de basis gelegd voor een ambitieuze aanpak om met hoge efficiëntie uitgebreid metagenomen te kunnen screenen voor lysines. Verschillende stappen voor het bereiden van de metagenomen en het detecteren van lysines werden onder de loep genomen en geoptimaliseerd. De resultaten vormen een veelbelovende toekomst voor de ontwikkeling van nieuwe lysines. En wie weet liggen binnenkort de eerste lysine-medicijnen op de plank in jouw apotheek.
