Bacterioofagen aangepast voor de antibiotische arbeid en andere doeleinden (afb: Kilcher/ETHZ)

Met behulp van synthetische biologie zijn bacteriofagen (bacterie-‘etende’ virussen) door onderzoekers van het ETH in Zürich zo aangepast dat ze geschikt zouden zijn geworden voor de bestrijding van bacterie-infecties, bij wijze van antibiotica dus. Deze ontwikkeling is in gang gezet nu steeds meer bacteriën voor steeds meer antibiotica ongevoelig zijn geworden.
Bacteriofagen zijn heel kieskeurig. Ze richten zich voornamelijk op een bepaalde bacteriestam. Ze doden niet willekeurig welke bacterie. Ze zijn dus niet zo geschikt voor breedspectrumantibiotica, maar wel heel geschikt voor een specifieke bacteriestam. In dat laatste geval moet je natuurlijk wel weten welke specifieke bacterie de boosdoener is.
Zoals gezegd maakt die specificiteit ze niet geschikt voor breedspectrumantibiotica, die het niet zo nauw nemen met de bacteriën die ze doden. Bij onzekerheid over de boosdoener, zou je diverse bacteriofagen moeten nemen om er zeker van te zijn de goede te pakken te hebben. Voor klinisch gebruik zou dat een heel gepuzzel worden. Bovendien moet je bij een ziekmakende bacterie dan ook de bijbehorende bacteriedodende faag zien te vinden.
Tot nog toe worden die fagen in hun natuurlijke omgeving ‘geoogst’. Vervolgens moet hun genoom dan worden bekeken of ze niet gevaarlijk zijn voor mensen. Samuel Kilcher van het ETHZ en medeonderzoekers hebben nu fagen genetisch zo veranderd dat er virussen zijn ontstaan die een breder spectrum aan bacteriën als doelwit hebben.

Op de ‘staart’ van een faag zitten eiwitten die specifieke receptoren herkennen op de celwand van bacteriën. “Met behulp van röntgenkristallografie ontrafelden we structuur van zo’n bindingseiwit van een Listeria-faag”, legt Matthew Dunne uit. “Dat was voor ons de blauwdruk voor het bewerken van onze fagen.”
Alsof het om een soort lego ging bouwden de onderzoekers een bindingseiwit dat is samengesteld uit componenten van verschillende fagen. Die geherprogrammeerde fagen zijn daardoor in staat verschillende stammen van de betreffende bacteriesoort aan te pakken. Het genoom van die fagen is gelijk gebleven met uitzondering van het gen dat voor het bindingseiwit codeert.

Praktijk

Een mengsel van zulke aangepaste fagen zou gebruikt kunnen worden om bacteriebesmettingen ongedaan te maken, als een soort antibioticum dus. Kilcher: “We kunnen een breed spectrum aan door verschillende ‘synthetische’ fagen in een mengsel te stoppen.” Anders dan bij de natuurlijke fagen is het mogelijk de ‘synthetische’ fagen uit de ‘fabriek’ te laten komen. Het zou niet erg duur zijn die in het lab te kweken.
“We kunnen ze voor bijna om het even voor elk doel programmeren.” Daarnaast zijn die ‘synthetische’ fagen ook te gebruiken voor het herkennen van bepaalde (bio)moleculen en/of ziekteverwekkers. Welk van de bacteriën in dit microbioom maakt ziek?

Zoals te doen gebruikelijk hoort hier wel weer een waarschuwing bij: de fagen liggen niet meteen morgen in de schappen van de apotheek. Het gaat tenslotte om genetisch veranderde virussen en die zullen degelijk moeten worden doorgelicht op hun ongevaarlijkheid voor mensen. Het zou natuurlijk wat slordig zijn als de beestjes (fagen) prima werk verrichten als bacteriedoders, maar ze en passant ook de menselijke cellen meenemen. Dat vergt wat proefneming.
De Listeria-faag maakt slachtoffers onder de micro-organismen die mensen met een zwak afweersysteem ernstig ziek kunnen maken, maar die werd alleen als voorbeeld gekozen. De onderzoekers willen zich nu op bacteriesoorten richten (op de fagen daarvan) die vanwege resistentie steeds meer problemen veroorzaken zoals de Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, en Enterococcus, maar dat is niet meteen appeltje/eitje. “Iedere faag en elk gastorganisme (de bacterie; as) hebben zo hun eigenaardigheden” zegt medeonderzoeker Martin Loesner. Hij denkt echter om zover te komen dat vooral een kwestie van tijd is.

De ETHZ-onderzoekers zijn niet de enige die aan deze oplossing van de antibioticaresistentie werken. Een paar maanden geleden meldden Amerikaanse onderzoekers in Nature dat ze bij een 15-jarige met taaislijmziekte met behulp van een bacteriofaag een mycobacterieinfectie hadden bestreden.

Bron: phys.org