Virussen wijzen weg naar nieuwe klasse antibiotica

Door in kaart te brengen hoe zogeheten bacteriofagen (virussen die bacteriën infecteren) hun gastheer te lijf gaan, hebben Canadese wetenschappers een nieuwe klasse van antibiotica geïdentificeerd. Onderzoekers van het Canadese biotechnologiebedrijf PhageTech vonden in samenwerking met universitaire wetenschappers uit Canada en Frankrijk tientallen `zwakke plekken' in de bacterie Staphilococcus aureus, die door de virussen worden benut om hun gastheer lam te leggen. De nieuwe kennis biedt mogelijk een oplossing voor het toenemende probleem van ziekenhuisbacteriën die resistent zijn voor de meeste bestaande antibiotica (Nature biotechnology, online, 11 januari).

Er zijn in de natuur veel verschillende soorten bacteriofagen die bacteriën als gastheer gebruiken. Net als andere virussen zijn bacteriofagen in feite niet meer dan microscopische deeltjes bestaande uit een pakketje genetische informatie (DNA of RNA) omhuld door een eiwitmantel. Bacteriofagen infecteren de bacterie en nemen de controle over de cel over. De `gegijzelde' bacterie kan zich niet meer delen en besteedt al zijn energie aan de productie van nieuwe fagen. Uiteindelijk barst de cel open en komen de nieuwe fagen vrij die weer andere bacteriën kunnen infecteren.

Bacteriofagen maken gebruik van kleine eiwitten om de stofwisseling van hun bacteriële gastheer naar hun hand te zetten. Welke dat precies zijn, en wat hun aangrijpingspunten zijn in de bacterie, was tot voor kort onbekend.

De onderzoekers bepaalden de exacte genetische volgorde van 26 verschillende soorten bacteriofagen die het gemunt hebben op de bacterie S. aureus. Het dubbelstrengs-DNA van zo'n faag omvat ongeveer 40.000 basenparen en zeventig genen die voor eiwitten coderen. De onderzoekers isoleerden de faaggenen en testten stuk voor stuk wat het effect ervan was op de groei van een bacteriekweek met S. aureus. Bij een van de fagen bleek dat 10 van de 69 eiwitten de groei van de bacterie remden. Daaronder waren een paar bekende, zoals de eiwitten holine en amidase die de celmembraan van de bacterie perforeren tijdens de laatste fase van de infectie. De interesse van de onderzoekers ging echter uit naar drie eiwitten die ergens in de cel de bacteriegroei remden.

Via bindingsexperimenten kwamen ze erachter dat een van die eiwitten aanvalt op een enzym dat is betrokken bij de eerste fase van het verdubbelen van het DNA. Aanvullende experimenten toonden aan dat het kleine faageiwit al in lage concentraties de deling van bacteriën kon blokkeren. Bij de analyse van alle genen van alle fagen vonden de onderzoekers uiteindelijk zeven categorieën groeiremmende eiwitten. In totaal grepen deze aan op vier verschillende enzymen die betrokken zijn bij de synthese van het bacterie-DNA.

De strategie die fagen gebruiken kan belangrijk zijn voor de ontwikkeling van de nieuwe geneesmiddelen. Van de huidige generatie antibiotica is er geen een middel dat ook op de verdubbeling van het DNA aangrijpt. Daar ligt dus nog een terrein braak, waardoor de strijd tegen multidrug-resistente ziekenhuisbacteriën in het voordeel van de mens kan worden beslecht. Het arsenaal antibiotica dreigt de laatste jaren tekort te schieten: bacteriën raken sneller resistent tegen verschillende middelen dan er antibiotica op de markt komen.