Geneesmiddelresistentie: 'Trojaans paard'-verbinding doodt bacteriën van binnenuit
Gallium - een ijzerachtige verbinding - lijkt op voedsel en kan bacteriën ertoe verleiden het op te eten. Eenmaal binnen vernietigt het de microben. In een nieuwe studie gebruikten onderzoekers de verbinding met succes om longinfecties bij muizen en mensen te behandelen.
De Centers for Disease Control and Prevention (CDC) hebben antibioticaresistentie als "een van de grootste uitdagingen voor de volksgezondheid van onze tijd" beschouwd.
In de Verenigde Staten ontwikkelen elk jaar meer dan 2 miljoen mensen een therapieresistente infectie, en 23.000 mensen sterven als gevolg.
Daarom is het aanpakken van superbacteriën de focus geweest van veel recent onderzoek. Wetenschappers hebben wiskundige analyses toegepast om alle medicijncombinaties te bestuderen die behandelingsresistente bacteriën kunnen doden, en sommigen hebben zich tot de natuur gewend om het antimicrobiële potentieel van verbindingen zoals een uienextract te bestuderen.
Nu proberen onderzoekers een "heimelijke" benadering. Wetenschappers onder leiding van Pradeep Singh, een professor in microbiologie en geneeskunde aan de University of Washington School of Medicine in Seattle, hebben een molecuul bestudeerd dat bacteriën van binnenuit kan vernietigen.
Het molecuul is een metaal dat gallium wordt genoemd en het lijkt op ijzer. Prof. Singh en team ontwikkelden een aanpak waarbij ze, in plaats van te proberen bacteriën van buitenaf te vernietigen, de microben "lokten" om het molecuul, dat eruitziet als voedsel, te "eten".
Ze testten hun aanpak bij zowel muizen als mensen en publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Science translationele geneeskunde.
Een sleutel in het voedingssysteem van de bacteriën
Prof. Singh en collega's concentreerden hun inspanningen op de zogenaamde superbug Pseudomonas aeruginosa, die op verschillende plaatsen een infectie veroorzaakt - inclusief de longen en urinewegen.
Prof. Singh legt uit waarom de wetenschappers gallium gebruikten vanwege zijn antimicrobiële eigenschappen. "Het lichaam doet er alles aan om ijzer uit de buurt van bacteriën te houden, en infecterende organismen zetten speciale systemen op gang om ijzer te importeren en het van de gastheer te stelen", zegt hij.
"Gallium verstoort de machinerie die bacteriën gebruiken om nieuw DNA te maken, en zonder dit kunnen de bacteriën zich niet vermenigvuldigen", legt co-auteur Bradley Britigan uit, een professor interne geneeskunde aan het University of Nebraska Medical Center in Omaha.
"Dit en andere essentiële processen vereisen ijzer, en gallium is een steeksleutel die het systeem uitschakelt."
De onderzoekers bestudeerden de antibiotische effecten van gallium in een muismodel van een longinfectie en in een fase I klinische studie met 20 mensen met cystische fibrose en chronische luchtweginfectie met P. aeruginosa.
Een enkele dosis gallium maakte de longinfectie bij de knaagdieren volledig vrij. “Bovendien verbeterde systemische galliumbehandeling de longfunctie bij mensen met [cystische fibrose] en chronisch P. aeruginosa longinfectie ”, rapporteren de onderzoekers.
"Deze bevindingen", concluderen ze, "verhogen de mogelijkheid dat menselijke infecties kunnen worden behandeld door zich te richten op het ijzermetabolisme of andere nutritionele kwetsbaarheden van bacteriële pathogenen."
Trojaans paard-compound is veilig en effectief
Eerste studie auteur prof. Christopher Goss, aan de Universiteit van Washington, vergelijkt gallium met een Trojaans paard. "Gallium voedt niet alleen bacteriën zoals ijzer dat zou doen", zegt hij, "het is schadelijk voor hen."
"Onze voorstudie bij een kleine groep mensen met [cystic fibrosis] suggereert dat gallium veilig is en de longfunctie van patiënten verbetert […]. Dit zijn opwindende resultaten, maar we moeten meer onderzoeken doen om te bepalen of gallium kan worden ontwikkeld tot een routinematige, veilige behandeling. "
Prof. Christopher Goss
De auteurs hopen dat behandelingen op galliumbasis de eerste implementatie zullen zijn van het idee van Louis Pasteur; In de 19e eeuw suggereerde Pasteur dat het verstoren van de voeding van de bacteriën een effectieve manier zou kunnen zijn om ze te vernietigen.
"[We] worden aangemoedigd door deze resultaten, maar we moeten voorzichtig zijn en meer werk verzetten voordat we het weten", zegt prof. Singh.
