royaltystockphoto / Shutterstock

Antibioticaresistentie verspreidt zich snel over de hele wereld. Wanneer besmettelijke bacteriën op een bepaalde manier muteren en zich vervolgens vermenigvuldigen, kunnen ze resistent worden tegen zelfs de krachtigste medicijnen. Maar onderzoek heeft een zorgwekkende alternatieve manier onthuld die resistentie tegen antibiotica kan verspreiden: een organisme dat zijn weerstand doorgeeft aan andere levende bacteriën.

In juni 2012 bevond een 35-jarige man uit São Paulo zich in het ziekenhuis met talloze problemen. Naast een diagnose van huidkanker kreeg hij te horen dat hij een potentieel dodelijke bacteriële infectie had. De artsen gaven hem chemotherapie en antibiotica en de bacteriedodende behandeling leek zijn werk te doen. Maar binnen een maand was de door microben veroorzaakte koorts teruggekeerd.

De patiënt had de bekende superbug MRSA (methicillineresistent) opgelopen Staphylococcus aureus). Dus het medische team wendde zich tot een van de "laatste verdedigingslinie" antibiotica, de krachtige verbinding vancomycine. Deze stam van MRSA had oorspronkelijk geen natuurlijke afweer tegen vancomycine, maar tegen augustus van dat jaar was het resistent geworden, waardoor de behandeling niet meer effectief was.

Wetenschappers zouden later ontdekken dat in plaats van weerstand te verwerven door een eenvoudige mutatie, de MRSA in plaats daarvan een enorm stuk nieuw DNA had gekregen. Binnen deze reeks van gedoneerde genetische code zaten de instructies voor eiwitten die de bacteriën zouden beschermen tegen het destructieve werk van het antibioticum. MRSA had een winnende hand gekregen, maar waar kwam dit DNA vandaan?

Enter Enterococcus faecalis. Deze bug wordt meestal beschreven als een commensale bacterie (een van onze "goede bacteriën"), die gelukkig in onze ingewanden leeft en geen schade veroorzaakt. Onze spijsverteringskanalen zijn een bijenkorf van microbiële activiteit en herbergen eencellige organismen in hun triljoenen. Het zogenaamde microbioom is ongelooflijk belangrijk voor het behoud van een gezonde menselijke darm, maar helpt ook om de sinistere kant van bugs zoals faecalis te onderdrukken.

Wanneer patiënten met een verzwakt immuunsysteem antibiotica-behandelingen ondergaan, kan deze ongewenste kant floreren. Wanneer we antibiotica krijgen, vegen ze zonder onderscheid alle bacteriën weg die geen natuurlijke afweer hebben, waarbij ze soms het darmmicrobioom van veel van zijn vriendelijke bewoners opruimen. Maar faecalis is intrinsiek uitgerust met een arsenaal aan natuurlijke weerstandsmechanismen in zijn DNA, waardoor het vaak kan overleven.

Zonder onderdrukkende buren in de buurt of een bekwaam immuunsysteem om hen onder controle te houden, verspreiden faecalis en zijn resistente leeftijdsgenoten zich en bloeien ze zich gelukkig op om het nieuwe onroerend goed van de darm te betreden. En het duurde niet lang voordat ze in nauw contact kwamen met hun resistente en potentieel ziekmakende buren.

Informatie uitwisselen

Wanneer mensen samenkomen, wisselen we vaak ideeën uit via taal. Maar wanneer bacteriën samenkomen, kunnen ze informatie uitwisselen via DNA-gecodeerde instructies. Dit staat bekend als horizontale genoverdracht, waar kopieën van DNA van de ene cel naar de andere gaan. Helaas, E. faecalis en zijn uitstekende landgenoten hebben de beste informatie om te delen, informatie waarmee ze dat kunnen overleef antibiotica.

Maar faecalis is een stap verder gegaan op zijn evolutionaire reis en is een van de ultieme dealers van antibioticaresistentie geworden. Een afweermechanisme dat door bacteriën wordt gebruikt om zichzelf te beschermen tegen ongewenste genetische code is het CRISPR-cas9-systeem, dat wetenschappers nu ook gebruiken als een manier om DNA te bewerken. Het systeem is ontstaan ​​als een middel voor bacteriën om viraal DNA en andere potentieel gevaarlijke genetische code in stukken te hakken voordat het hen schade toebracht.

E. faecalis heeft ooit het belangrijke CRISPR-cas9-systeem gehuisvest, maar heeft verbazingwekkend genoeg het afweermechanisme opgeofferd zodat alle soorten DNA binnen de celwanden konden binnendringen en blijven. Dit was een risicovolle strategie, maar bleek uiteindelijk de moeite waard om de middelen voor faecalis te ontsluiten om delen van genetische kennis te verwerven en vervolgens door te geven. Het was door dit winst-en-uitwisselingsontwerp dat faecalis schonk vancomycineresistentie bij MRSA.

Antibioticaresistentie bedreigt ons vermogen om ernstige infecties te behandelen. Titikul B / Shutterstock

Antibiotica spelen een cruciale rol in de moderne geneeskunde. Ze worden routinematig gebruikt voor de behandeling van infectieziekten, preventief toegediend na een operatie en hebben bijgedragen aan het verhogen van de gemiddelde levensverwachting met een gemiddelde van 20 jaar over de hele wereld. Dit maakt het aanpakken van antibioticaresistentie een van de meest dringende problemen geconfronteerd met onze soort vandaag. Maar in bacteriën zoals faecalis hebben wetenschappers ontdekt dat microben samenspannen om het gevaar te vergroten dat ontstaat door de ontwikkelde antibioticaresistentie.

Dit maakt begrip E. faecalis van het grootste belang. Toch blijft veel van de natuurlijke, intrinsieke weerstand van de microbe gehuld in mysterie. Frustrerend is dat faecalis vaak een aas in petto heeft wanneer het wordt uitgedaagd door antibiotica. Als we bijvoorbeeld een integraal stuk DNA verwijderen, zien we vaak dat faecalis een ander deel van het DNA heeft dat dezelfde rol kan vervullen, ongeacht de antibioticaresistentie. We begrijpen echter nog niet volledig welke stukken DNA genetische back-upplannen hebben en welke niet.

Een stukje DNA zonder back-ups zou een ideaal medicijndoel zijn. En gelukkig zijn we in staat om deze vitale stukken in het lab te identificeren door segmenten van DNA stapsgewijs te verwijderen. Eén voor één brengt elke verwijdering ons een stap dichter bij het identificeren van belangrijke delen van genetische code die essentieel zijn voor E. faecalis overleven. Dit geeft ons het vertrouwen dat we het deck binnenkort in ons voordeel kunnen stapelen tegen deze spaarzame opportunistische ziekteverwekker en uiteindelijk de dealer uit het spel kunnen verwijderen.

Over de auteurs

Sali Morris, PhD Candidate, Universiteit van Bath en James S. Horton, PhD Candidate, Universiteit van Bath

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

books_health