‘Jongste’ antibioticum doodt bacteriën via nieuw tweestaps-mechanisme

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht hebben een nieuw mechanisme ontdekt waarmee antibiotica bacteriën doden. Het antibioticum teixobactine doodt bacteriën via een tot op heden onbekende duale strategie waarmee het de aanmaak van de bacteriële celwand blokkeert en de celmembraan vernietigt, schrijven de onderzoekers in het wetenschappelijke vakblad Nature. De nieuwe inzichten maken het mogelijk om krachtige antibiotica te maken waar bacteriën geen resistentie tegen ontwikkelen.

Antibiotica worden gebruikt om bacteriële infecties tegen te gaan en behoren tot de meest gebruikte medicijnen wereldwijd. Ze zijn onmisbaar tegen veel infecties aan bijvoorbeeld de luchtwegen en het darmstelsel en tegen diverse huidaandoeningen. Maar bacteriën worden steeds resistenter tegen antibiotica. De meeste klassen van antibiotica die momenteel in de geneeskunde worden gebruikt, zijn al ongeveer een halve eeuw bekend. In 2015 lukte het onderzoekers in Boston (VS) om teixobactine te isoleren, het eerste nieuwe antibioticum dat werd ontdekt in zo’n 40 jaar. 

Lange vezels

Nu, zeven jaar na de eerste ontdekking, heeft een groot internationaal team onder leiding van Markus Weingarth tot op moleculair niveau achterhaald hoe teixobactine een bacterie doodt. Het team gebruikte diverse geavanceerde technieken uit de structuurbiologie en werkte samen met de ontdekkers van teixobactine prof. Kim Lewis van Northeastern University in Boston en het bedrijf Novobiotic.

Teixobactine gebruikt een unieke moordstrategie.

“Bacteriën hebben een speciaal vet nodig, lipide II genaamd, om hun beschermende envelopje om zich heen te bouwen. Wij tonen op atomair niveau aan dat teixobactine doelmatig lipide II zoekt en isoleert. Daarna vormen teixobactine en lipide II samen lange vezels op de bacteriële celmembranen”, zegt Weingarth. “Langzamerhand ontstaat daardoor een soort dalletje in het landschap van het celmembraan, dat vervolgens wordt afgebroken en stukgaat.” De Utrechtse onderzoekers vonden dan ook een voor de wetenschap tot nu toe onbekend biomoleculair mechanisme. “Het is een unieke moordstrategie.”

Betere medicijnen tegen bepaalde luchtwegaandoeningen

Promovenda Rhythm Shukla, eerste auteur van de studie, en Weingarth gebruikten de techniek solid state nuclear magnetic resonance (ssNMR) om het complex van teixobactine en lipide II te leren kennen op atomair niveau in vetachtige membranen. Vervolgens kon het team de lange vezels via verschillende microscopische technieken visualiseren in membranen én direct in bacteriën.

Weingarth: “Dit is de eerste keer dat deze krachtige aanpak is gebruikt om licht te werpen op de activiteiten van membraan-actieve antibiotica. Antibiotica die inwerken op het celmembraan zijn erg lastig te begrijpen. Nu we weten hoe teixobactine werkt, wordt het mogelijk om doordacht betere medicijnen te gaan ontwikkelen tegen longontstekingen, tuberculose of infecties met de MRSA-bacterie. Voor al deze luchtwegaandoeningen is resistentie tegen de huidige antibiotica een enorm probleem.”