Darmbacterie Escherichia coli (E. coli)

Onderzoekers hebben een manier ontwikkeld om darmbacteriën genetisch zo te veranderen dat ze verbindingen produceren met therapeutische eigenschappen. Zo zou de ‘communicatie’ tussen (veranderde) darmbacteriën en (zieke) cellen kunnen worden gebruikt als nieuwe geneeswijze van stofwisselingsaandoeningen. Het is inmiddels hoog en breed bekend dat onze darmflora grote invloed heeft op ons welzijn en zelfs op onze hersenactiviteiten. Onderzoekers van de Amerikaanse Rockenfelleruniversiteit denken die samenwerking nog een extra zetje te geven door darmbacteriën heilzame stoffen te laten produceren als de omstandigheden daar om vragen. “We noemen dat mimicry“, zegt Sean Brady.

Bacteriën en menselijke cellen spreken in wezen dezelfde chemische taal. Daarbij maken ze gebruik van een bepaald soort moleculen: liganden (moleculen met een vrij elektronenpaar). Op basis daarvan ontwikkelden de onderzoekers een manier om de bacteriën genetisch te veranderen, zodat die moleculen aanmaken met therapeutische eigenschappen die effect hebben op de stofwisseling. Ze probeerden hun systeem bij muizen uit. Een genetisch aangepast micro-organisme zorgde bij die diertjes voor de verlaging van de suikerspiegels en voor andere metabole veranderingen.

Sleutel/slot of mannetje/vrouwtje

De truc is simpel en gebaseerd op het sleutel/slot- of mannetje/vrouwtje-principe: liganden die zich binden met specifieke receptoren op het celmembraan, met een specifieke reactie als gevolg. In deze proefopzet leken de bacteriemoleculen sterk op menselijke liganden, die normaal binden aan G-eiwit gekoppelde receptoren (GEKR’s).
Veel GEKR’s hebben een relatie met stofwisselingsziektes, zegt Brady. Ze zijn meestal het ‘doelwit’ van de behandeling van die ziektes. Die receptoren komen prettig vaak voor in het maagdarmkanaal, waar ook de darmflora zich bevindt. Brady: “Als je met bacteriën wil praten dan moet je dat daar doen.”
Brady en compaan Louis Cohen veranderden bacteriën zodanig dat ze N-acylamides gingen aanmaken, liganden die zich binden aan de GPR 119-receptor op mensencellen. Die receptor staat in verband met glucose en eetlust. De geproduceerde liganden zijn volgens Cohen nagenoeg identiek aan menselijke liganden.

Makkelijk manipuleerbaar

E. coli-bacteriën

Voordeel van bacteriën is dat hun genoom vrij makkelijk genetisch te manipuleren is, makkelijker dan het menselijke genoom. Bovendien is daar veel van bekend. Cohen: “Alle genen van de bacteriën in ons lijf zijn al eens uitgelezen en dus bekend.”

In het verleden hebben Brady c.s. gezocht naar bodemorganismen met bepaalde therapeutische eigenschappen (voor mensen, dan). Cohen richtte zich op ontlasting om geschikte kandidaten te vinden om te verbouwen. Als hij die vond dan veranderde hij hun genoom en ‘posteerde’ dat in E. coli-bacteriën (die zijn makkelijk te kweken). Hij keek of de operatie was geslaagd door te verifiëren welke bijzondere producten de E. coli’s aanmaakten.
Volgens Brady is het een misverstand te denken dat de bacteriële liganden onnatuurlijk zijn. “De grootste verandering in onze houding tegenover bacteriën de laatste twintig jaar is is het besef dat die niet onze tegenstanders zijn. Ze vormen een onderdeel van onze fysiologie. We haken in bij een bestaand systeem en passen die wat aan ten eigen voordele.”
Volgens Brady is dit een eerste stap op een nieuwe route om micro-organismen te gebruiken bij de bestrijding van (stofwisselings)afwijkingen. “Onze ingewanden, zo blijkt, zit vol met een beloftevolle toekomst.”

Bron: Science Daily