Hoe je een oud antibioticum honderd keer krachtiger kunt maken

Misschien komt de naam bacitracine je niet bekend voor, maar het is een van de meest gebruikte antibiotica ter wereld. Hoewel het in Nederland niet vaak voorkomt, heeft bijna elk huis in Noord-Amerika een soort van dit antibioticum in de medicijnkast. Het is vooral bedoeld voor lokaal en uitwendig gebruik, als crème om te voorkomen dat een geschaafde knie geïnfecteerd raakt.

Martin was altijd gefascineerd door bacitracine omdat het bacteriën op een unieke manier aanvalt vergeleken met andere soorten antibiotica. Het hecht zich aan een specifiek deel van de membranen van de bacterie, aan de buitenkant van de cel. Als gevolg hiervan voorkomt bacitracine dat bacteriën hun celwand vormen, waardoor hun groei wordt geremd.

Iets wat niemand tot nu toe echt had begrepen

Een paar jaar geleden las Martin een artikel waarin gedetailleerd werd uitgelegd hoe bacitracine zich aan zijn bacteriële doelwit bindt, en het trok zijn aandacht. “Ik realiseerde me dat er iets heel interessants is aan de manier waarop bacitracine bacteriën doodt, iets dat tot dan toe niemand echt had begrepen”, zegt hij. De sleutel ligt in de zogenaamde kristalstructuur, oftewel de precieze rangschikking van de atomen van het antibioticum.

In een notendop onthulde het artikel dat een bacitracinemolecuul vijf plekken heeft die in contact komen met het celmembraan van een bacterie. Je kunt ze vergelijken met uitgestrekte armen die bacteriën grijpen. Martin: ‘Als scheikundige vroeg ik me af: wat als we deze armen langer en plakkeriger zouden kunnen maken? Kunnen ze zich dan beter aan de cel binden en het antibioticum effectiever maken?

Het bouwen van een “verbeterde” versie van bacitracine

Martin en zijn team van onderzoekers van het Leids Instituut voor Biologie (IBL) gingen aan de slag. Met behulp van chemie bouwden ze een verbeterde versie van bacitracine. Bedenk dat de meeste antibiotica worden gemaakt door micro-organismen die ondergronds leven. Dat betekent dat ze niet noodzakelijkerwijs geoptimaliseerd zijn voor gebruik als medicijn in het menselijk lichaam. Sommige klassen antibiotica, zoals penicillines, zijn in de loop der jaren synthetisch verbeterd door scheikundigen als Martin. Maar we gebruiken nog steeds bacitracine in zijn natuurlijke, onveranderde vorm. Dit betekent dat er waarschijnlijk nog meer winst te behalen is met het antibioticum.

Dat is precies wat Martin met dit onderzoek wilde ontdekken. En het blijkt dat hij gelijk had. Met behulp van de chemische synthese van bacitracine kan het antibioticum aanzienlijk worden verbeterd. “In veel gevallen zagen we dat onze nieuwe versie van bacitracine tien tot honderd keer krachtiger was dan de natuurlijke vorm”, zegt Martin.

Voorkom de groei van antibioticaresistente bacteriën.

De onderzoekers deden een tweede ontdekking tijdens het testen van het medicijn op in het laboratorium gekweekte bacteriën. Het verbeterde bacitracine was ook veel effectiever in het voorkomen van de groei van bepaalde antibioticaresistente bacteriën. Bacteriële resistentie tegen antibiotica is een groeiend probleem dat deskundigen op het gebied van infectieziekten gedurende de hele ziekte zorgen baart. De Wereldgezondheidsorganisatie noemt het probleem zelfs een ‘mondiale bedreiging voor de volksgezondheid’.

Martins onderzoek was nog niet gericht op het ontwikkelen van een commercieel product. “Eerst moesten we laten zien dat het mogelijk is.” Maar nu die stap is gezet, overweegt hij al vervolgonderzoek om uit te zoeken hoe we verbeterde bacitracine kunnen gebruiken om ernstige antibioticaresistente infecties te behandelen.

Tekst: Samuel Hanegreefs

Lees verder

Buijs, NP; Fleming, HC; Kotsogianni, ik.; Kunst, M.; Willemse, J.; Duan, Y.; Alejandro, FM; Cochrane, SA; Scheider, T., en Martin, N.I. Een klassiek antibioticum opnieuw uitgevonden: rationeel ontworpen varianten van bacitracine vertonen krachtige activiteit tegen vancomycine-resistente pathogenen. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika. 121(29), https://doi.org/10.1073/pnas.2315310121