211service.com
Bacteriële strijd genereert nieuwe antibiotica
Wetenschappers van het MIT moedigden bacteriën aan om een nieuw antibioticum te produceren door ze op te zetten tegen een microbiële vijand. De nieuw ontdekte verbinding kan dodelijk zijn H. pylori , bacteriën die verband houden met maagzweren. De aanpak zou een nieuwe manier kunnen bieden om nieuwe antibiotica te ontdekken en licht te werpen op hoe en wanneer bacteriën deze giftige verbindingen produceren.
Bacteriële strijd: Wetenschappers hebben een nieuw antibioticum ontdekt, geïsoleerd uit de bacterie Rhodococcus fascians. Wanneer het nieuwe antibioticum op een papieren schijfje (wit) in het midden van een bord vol met andere bacteriën (oranje) wordt gedruppeld, doodt het de bacteriën.
Het lab is een tamme plek als je een bacterie bent: je hoeft niet te vechten voor een suikerkristal, zegt Philip Lessard, een moleculair bioloog aan het MIT die meewerkte aan het werk. Dus misschien zien we ze niet dat ze verbindingen voor chemische oorlogsvoering uitspugen zoals ze normaal zouden doen.
Antibacteriële resistentie - wanneer bacteriën onoverwinnelijk worden voor een bepaald medicijn - wordt een grote crisis in Amerikaanse ziekenhuizen. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention lopen jaarlijks ongeveer twee miljoen Amerikanen infecties op in ziekenhuizen, waarvan 90.000 met dodelijke afloop. Ongeveer 70 procent van die infecties is resistent tegen ten minste één type antibioticum.
Wetenschappers over de hele wereld zoeken naar manieren om nieuwe antibiotica te maken. Sommige projecten omvatten het samensmelten van bestaande medicijnen tot krachtige nieuwe moleculen, terwijl andere benaderingen zich richten op het ontwerpen van nieuwe medicijnen die gericht zijn op specifieke mechanismen van microbiële resistentie. Maar recente sequentiestudies suggereren dat bacteriën een onaangeboorde bron van nieuwe antibiotica bezitten die ze niet produceren onder normale laboratoriumomstandigheden, waardoor ze tientallen jaren verborgen blijven voor wetenschappers.
Wetenschappers die werken in Anthony Sinskey ’s lab aan het MIT heeft het genoom gesequenced van een stam van in de bodem levende bacteriën die bekend staat als: Rhodococcus fascians . Ze waren verrast toen ze ontdekten dat dit organisme, dat niet bekend staat om zijn antibioticaproducerende krachten, een aantal genen herbergde die betrokken zijn bij het metabolisme van antibiotica-achtige verbindingen. (In het wild produceren bacteriën antibiotica als overlevingsmechanisme, om zichzelf een plaats te veroveren in de overvolle microbiële wereld.)
Terwijl Rhodococcus genetisch in staat leek om de verbindingen te produceren, deden de organismen dat niet in het laboratorium - totdat ze werden gekweekt naast een ander type bacterie, genaamd Streptomyces , die tot de meest productieve antibioticaproducenten in de microbiële wereld behoren. Microbioloog Kazuhiko Kurosawa en zijn collega's publiceerden hun ontdekking vorige maand in de Tijdschrift van de American Chemical Society .
De nieuwe verbinding, rhodostreptomycine genaamd, behoort tot een klasse antibiotica die bekend staat als aminoglycosiden, waaronder neomycine, gebruikt in veel eerstehulpcrèmes, en streptomycine, een medicijn tegen tuberculose. Hoewel het onduidelijk is of het medicijn geschikt is voor klinisch gebruik, tonen vroege tests aan dat het dodelijk kan zijn H. pylori , bacteriën die verband houden met maagzweren, en het kan zeer zure omgevingen zoals die van de maag overleven. Het molecuul lijkt ook een nieuwe structurele component te bevatten, die een startpunt zou kunnen zijn voor chemici die graag nieuwe medicijnen willen ontwerpen. Dit opent een nieuw domein op het gebied van chemische diversiteit, zegt Lessard.
Wetenschappers weten nog niet precies hoe de Rhodococcus stam verwierf het vermogen om dit nieuwe toxine te maken. Slechts één van een aantal kolven van Rhodococcus groeien met vijand Streptomyces het antibioticum geproduceerd. Kurosawa en zijn collega's ontdekten dat de medicijnproducerende stam een groot stuk DNA van het andere organisme bevat. Hoewel eerder onderzoek suggereert dat DNA-uitwisseling tussen bacteriën vrij gebruikelijk is - men denkt dat het ten grondslag ligt aan het vermogen van bacteriën om snel resistentie tegen geneesmiddelen te ontwikkelen - was de uitwisseling moeilijk uit de eerste hand te observeren. In dit geval wordt het proces op heterdaad betrapt en kun je de gevolgen zien, zegt Jon Clardy , een chemicus aan de Harvard Medical School, in Boston.
Het werk heeft opwinding opgewekt bij wetenschappers die nieuwe antibiotica ontwikkelen, omdat de methode een nieuwe manier zou kunnen bieden om de verborgen antibioticaproducerende capaciteiten van verschillende soorten bacteriën te ontdekken. Vooruitgang in de sequentietechnologie maakt het nu mogelijk om te zien hoe de diversiteit van bekende antibiotica is ontstaan door het uitwisselen van genen, zegt Michael Fischbach, een microbiële geneticus aan het Broad Institute, in Cambridge, MA. Fischbach houdt toezicht op een project om 16 stammen van de Streptomyces , waarin wetenschappers soortgelijke methoden zullen proberen om nieuwe medicijnen uit te lokken.
Eerder sequencing-onderzoek suggereert dat sommige stammen het genetische vermogen hebben om 20 tot 30 verschillende antibiotica te produceren, maar wanneer ze alleen worden gekweekt in comfortabele laboratoriumomstandigheden, produceren ze er slechts twee of drie. Waar zijn de overige 90 procent? vraagt Fischbach. Ik denk dat de benadering van [Kurosawa] de juiste manier is om dit te onderzoeken.
Het is nog niet duidelijk of het verwisselde stukje DNA genen bevat voor het antibioticum zelf of dat het een regulerend mechanisme activeert dat waarschuwt Rhodococcus van binnendringende bacteriën, het inschakelen van een inherent maar vaak stil mechanisme om toxines te maken. Tot nu toe hebben de onderzoekers slechts de helft van het DNA-insert bepaald; ze verwachten binnenkort de andere helft te volgen.