'Simpele modificatie' kan antibiotica helpen resistentie te overwinnen
Wetenschappers hebben een eenvoudige manier ontwikkeld om antibiotica te veranderen, waardoor ze veel krachtiger kunnen worden tegen infecties veroorzaakt door medicijnresistente microben.
De methode maakte het antibioticum vancomycine veel krachtiger tegen twee bacteriestammen die resistent waren geworden tegen geneesmiddelen.
De onderzoekers suggereren dat de eenvoudige chemie die betrokken is bij het aanpassen van het medicijn, kan worden toegepast op andere antibiotica en zelfs op geneesmiddelen tegen kanker.
Een artikel over de "bioconjugatietechniek" staat nu in het tijdschrift Nature Chemistry.
"Typisch", zegt Bradley L. Pentelute, hoofdonderzoeker van de studie, die universitair hoofddocent scheikunde is aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, "zouden er veel stappen nodig zijn om vancomycine te krijgen in een vorm waarmee u bevestig het aan iets anders, maar we hoeven niets aan het medicijn te doen. "
Hij legt verder uit dat ze het medicijn vermengden met een antimicrobieel peptide en een "conjugatiereactie" kregen.
Hij en anderen bij MIT werkten aan het onderzoek samen met collega's van de Yale University in New Haven, CT, en het biotechbedrijf Visterra, dat ook gevestigd is in Cambridge, MA.
Resistentie tegen antibiotica
Antibioticaresistentie ontwikkelt zich omdat elke keer dat iemand een antibioticum gebruikt, een kleine populatie van natuurlijk resistente microben overleeft. Weerstand verspreidt zich niet alleen omdat de resistente kiemen overheersen, maar ook omdat ze hun weerstand delen met andere microben.
Een wereldwijde review die in 2016 werd gepubliceerd, suggereerde dat ongeveer 10 miljoen levens per jaar in gevaar zouden kunnen komen door toenemende antimicrobiële resistentie.
Zonder effectieve antibiotica kunnen veel medische procedures - waaronder een keizersnede, darmoperatie, chemotherapie en gewrichtsvervanging - zo'n hoog risico op infectie opleveren dat ze "te gevaarlijk" worden om uit te voeren.
Elk jaar infecteren antibioticaresistente ziektekiemen in de Verenigde Staten ongeveer 2 miljoen mensen en zijn ze verantwoordelijk voor ongeveer 23.000 doden, volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Infecties door ziektekiemen die resistent zijn geworden tegen antibiotica, zijn erg moeilijk, en in sommige gevallen zelfs onmogelijk, te behandelen. Alternatieve behandelingen kosten doorgaans meer en hebben slechtere bijwerkingen.
Mensen met deze infecties moeten vaak langer in het ziekenhuis blijven en hebben meer doktersbezoeken nodig.
‘Handvat’ voor het vastmaken van kleine eiwitten
De chemie van de nieuwe methode kwam voort uit een eerdere ontdekking dat het aminozuur selenocysteïne kan dienen als een 'handvat' om geneesmiddelen met kleine moleculen, zoals vancomycine, te hechten aan kleine eiwitten, antimicrobiële peptiden genaamd, die deel uitmaken van de immuunafweer van de meeste organismen.
Toen ze de methode gebruikten om de peptiden aan vancomycine te hechten, ontdekten de wetenschappers dat ze consequent aan dezelfde plek op het antibioticum hechtten, waardoor moleculen werden geproduceerd die chemisch identiek waren.
Bestaande benaderingen voor het maken van dergelijke moleculen zouden niet in staat zijn om een dergelijke zuiverheid te bereiken en zouden meer dan een dozijn stappen nodig hebben om vancomycine te bereiden om aan peptiden te hechten, merken de onderzoekers op.
Ze testten verschillende "conjugaten" van vancomycine gecombineerd met verschillende antimicrobiële peptiden, waaronder een genaamd dermaseptin.
De tests toonden aan dat de combinatie van vancomycine met dermaseptine het antibioticum vijf keer krachtiger maakte tegen de besmettelijke bacterie. Enterococcus faecalis.
E. faecalis is een stam van Enterococcus, een geslacht van bacteriën dat naar voren is gekomen als een belangrijke oorzaak van infectie in zorginstellingen. Urineweginfecties zijn de meest voorkomende soorten infectie die deze bacteriën veroorzaken, en de ‘snelle stijging’ van hun resistentie tegen vancomycine baart medische professionals met name zorgen.
‘Waardevolle techniek voor de gemeenschap’
Bovendien ontdekte het team dat vancomycine in combinatie met een ander antimicrobieel peptide, RP-1 genaamd, werd gedood Acinetobacter baumannii, waartegen vancomycine alleen geen effect heeft. A. baumannii is ook zeer resistent tegen geneesmiddelen en een veel voorkomende oorzaak van zorginfecties.
Tests met ongeveer 30 andere moleculen, waaronder resveratrol en serotonine, suggereren dat de benadering peptiden gemakkelijk kan koppelen aan praktisch elk organisch molecuul dat de "juiste soort elektronenrijke ring" heeft, merken de onderzoekers op.
Ze wijzen er echter op dat ze de veiligheid van de gemodificeerde medicijnen niet hebben getest.
Ze suggereren dat hun methode ook van toepassing zou kunnen zijn op andere soorten drugs; bijvoorbeeld om antilichamen aan antikankermedicijnen te hechten zodat ze bepaalde doelen bereiken zonder gezond weefsel te beschadigen.
De auteurs concluderen:
"Gezien deze resultaten, denken we dat onze chemie een waardevolle bioconjugatietechniek zal zijn voor de gemeenschap en kan leiden tot het genereren van therapeutische geconjugeerde moleculen."
