Onderzoekers gaan de strijd aan met antibioticaresistente bacteriën
Wanneer een bacterie resistenter wordt voor het ene antibioticum, wordt het soms gevoeliger voor een ander. Om deze wisselwerking beter te begrijpen, brachten onderzoekers van het Instituut Biologie Leiden (IBL) en het Leiden Academic Centre for Drug Research (LACDR) onder leiding van Daniel Rozen en Coen Van Hasselt de effecten van mutaties in antibioticaresistente bacteriën in kaart.
Het toenemen en verspreiden van antibioticaresistente bacteriën is een wereldwijd probleem. ‘Niet voor niets wordt het een stille pandemie genoemd’, zegt onderzoeker Apostolos Liakopoulos. Ieder jaar sterven er zo’n 700.000 mensen aan de gevolgen ervan.
Resistentie heeft een prijskaartje
Antibioticaresistentie kan op verschillende manieren bij bacteriën ontstaan. ‘Vaak komt het door mutaties in genen die toevallig gelinkt zijn aan resistentie’, legt Liakopoulos uit. Samen met PhD-kandidaat Linda Aulin, van de kwantitatieve farmacologiegroep aan de Universiteit Leiden, probeert hij de effecten van dit soort mutaties in kaart te brengen. ‘Het komt wel eens voor dat een bacterie resistentie tegen het ene antibioticum ontwikkelt en daardoor een ander antibioticum minder goed kan verdragen’, vertelt hij. Deze wisselwerking heet collaterale sensitiviteit. Een fenomeen dat potentieel ingezet kan worden om de ontwikkeling van antibioticaresistentie te voorkomen en resistente bacteriën te bestrijden.
Interdisciplinaire samenwerking
Of er wel geen sprake van collaterale sensitiviteit is, hangt af van de mutatie, de bacteriesoort en het type antibiotica. Volgens Aulin gaan onderzoekers vaak alleen op zoek interessante relaties tussen bacteriën en antibiotica en blijft het daar meestal bij. ‘Dat is zonde, want je kunt resultaten uit het lab niet één op één te vertalen naar een behandeling’, zegt ze. Dus bundelden de onderzoekers hun krachten. Aulin gebruikte de experimentele resultaten van Liakopoulo’s onderzoek naar de effecten van mutaties op de mate van antibioticaresistentie om computermodellen te maken.
Virtuele patiënten
Met behulp van wiskundige modellen infecteerde Aulin virtuele patiënten met bacteriën. De kracht van dit soort simulaties is dat de onderzoekers zo alle factoren die invloed hebben op het verloop van de infectie en het ontstaan van resistentie apart kunnen bekijken. ‘Zo hopen we de potentiele effecten van het gebruik van collaterale sensitiviteit tegen de ontwikkeling van resistentie binnen patiënten beter te begrijpen’, zegt Aulin.
Volgens beide onderzoekers is het gebruik van computermodellen is de eerste stap in het maken van een vertaalslag van laboratoriumexperimenten naar behandelingen op basis van collaterale sensitiviteit. ‘Het lijkt erop dat collaterale sensitiviteit ervoor zorgt dat er minder antibiotica nodig zijn om bacteriële infecties te bestrijden’, vertelt Liakopoulos. Dit zou een positieve ontwikkeling zijn, aangezien sommige antibiotica in hoge concentraties ook voor mensen schadelijk zijn. ‘Ik denk dat er bij dit soort toxische middelen de meeste winst te behalen valt’, zegt Aulin.
Twee kanten van dezelfde medaille
Maar voor collaterale sensitiviteit als behandeling ingezet kan worden, is er nog een hoop onderzoek nodig. Het komt niet heel veel voor en er kan zelfs collaterale resistentie optreden. Hierbij leidt resistentie tegen het ene antibioticum ook tot meer resistentie voor het andere. ‘Bij de E. coli bacterie zien we dit bijvoorbeeld veel’, zegt Liakopoulos. Daarom is het eerst nodig om de effecten van mutaties bij meerdere bacteriesoorten in kaart te brengen. Hopelijk biedt dit onderzoekers de munitie die nodig is om het ontstaan van resistentie tegen te gaan.
Tekst: Nathalie Winkster
Lees de publicatie
De resultaten van dit onderzoek zijn recentelijk gepubliceerd in PNAS