Slapende antibiotica wakker maken met ERC Advanced beurs
De zoektocht naar nieuwe antibiotica vergemakkelijken. Gilles van Wezel, hoogleraar moleculaire biotechnologie bij het Instituut Biologie Leiden (IBL), wil dit doen door te kijken naar overeenkomsten in het DNA van antibiotica-producerende bacteriën. Van Wezel heeft voor dit onderzoeksproject een ERC Advanced-beurs toegekend gekregen. Hij ontvangt 2.5 miljoen euro.
Bacteriën zijn steeds vaker resistent tegen bestaande antibiotica, terwijl er steeds minder nieuwe antibiotica bij komen. ‘Een groot maatschappelijk probleem,’ meent Van Wezel. ‘Ik ga proberen een nieuwe dimensie te geven aan de zoektocht, waardoor we veel gerichter nieuwe medicijnen kunnen vinden.’
De oorspronkelijke werkwijze is verouderd
Van Wezels lab werkt met streptomyceten, een groep bacteriën die verantwoordelijk zijn voor tweederde van de huidige antibiotica. De antibiotica zijn afgeleid van natuurstoffen die de bacteriën uitscheiden, door ze in het lab te groeien en de stoffen te identificeren. Er is echter een probleem: de werkwijze is inmiddels zo vaak herhaald, dat originele natuurstoffen nauwelijks meer te vinden zijn.
Haal de natuur het lab in
Toch zijn er nog heel veel interessante natuurstoffen te ontdekken in streptomyceten. Maar die komen slechts tevoorschijn wanneer de bacterie een bepaald signaal krijgt. ‘De zogenaamde schakelaar gaat pas aan als hij het juiste signaal van buitenaf krijgt,’ legt Van Wezel uit. ‘Dat kunnen allerlei factoren uit de natuur zijn: droogte, de aanwezigheid van concurrenten als schimmels of bacteriën, of een hormoon van een plant waarmee de streptomyceet samenleeft. Die signalen ziet de bacterie niet in het lab. Voor nu zijn de signalen nog onbekend, maar als we die vinden zouden we de verscholen, ‘slapende’ antibiotica wakker kunnen maken.’
‘De schakelaar gaat pas aan als de bacterie het juiste signaal van buitenaf krijgt.’
Marnix Medema, onderzoeker bij de universiteit Wageningen en deels aangesteld bij IBL, ontwikkelde software om te kijken naar interessante stukken DNA in allerlei streptomyceten. Met deze data gaat Van Wezel aan de slag. ‘We zien nu informatie over meer dan een miljoen natuurstoffen. Hoe weten onderzoekers waar ze moeten beginnen? Daar gaat het project echt het verschil maken.’
Overeenkomsten in al het DNA
Van Wezel wil niet alleen de signalen achterhalen, maar ook weten hoe die signalen worden ontvangen en uiteindelijk een moleculaire schakelaar omzetten. Die schakelaars wil hij zichtbaar maken in het DNA. Het onderzoek daarnaar doet hij samen met professor Jos Raaijmakers van het NIOO-KNAW. Zelf is Van Wezel is ook daar honorary fellow. Ze laten zien dat planten planten de productie van bioactieve stoffen door streptomyceten direct kunnen aansturen, en dus de schakelaars beïnvloeden.
Het Joint Genome Initiative in Berkeley, USA, gaat helpen met het in kaart brengen van al die schakelaars in het model-organisme Streptomyces coelicolor, met gebruik van hypermoderne technologie. Ze hopen zo te kunnen voorspellen wat je moet doen om antibiotica aan te zetten. Een groot deel van het DNA is ook geconserveerd in andere streptomyceten. En dus kun je ook daar voorspellen wat je moet doen om een bepaald antibioticum wakker te maken.
Open access
‘Wij doen daarna de analyses en voorspellingen en maken die gegevens direct openbaar,’ vertelt Van Wezel, die dit onderzoeksproject dan ook COMMUNITY noemde. ‘Het gaat niet alleen om de gemeenschap waar streptomyceten in de natuur in leven, maar ook om de samenwerking met de wetenschappelijke community. We maken meteen openbaar wat we vinden. Dat zorgt voor vrijer onderzoek en hopelijk meer samenwerking.’
‘Openbare resultaten zorgt voor vrijer onderzoek.’
De resultaten die Van Wezel hoopt te vinden, zijn pas de eerste stap in de medicijnontwikkeling. ‘Mijn onderzoek zal andere onderzoekers helpen keuzes te maken in de wirwar van informatie, en een aantal kandidaten selecteren in de miljoenen genclusters. Andere onderzoekers kunnen dat dan verder uitwerken en ontwikkelen.’
Wereldwijd plezier
‘Ik denk dat dit project heel veel jonge mensen zal gaan helpen in hun onderzoek,’ aldus een enthousiaste Van Wezel. ‘In plaats van vier jaar willekeurig natuurstoffen te analyseren, kunnen ze gericht kijken welke stukken DNA het meest relevant zijn voor hun onderzoek,’ aldus Van Wezel. ‘Ik zie deze ERC Advanced beurs als een enorme erkenning, want het is wellicht de meest competitieve beurs van Europa. Maar hoe mooi ook, ik hoop vooral op waardevolle nieuwe ontdekkingen. Ik denk dat ontzettend veel mensen wereldwijd plezier gaan beleven aan COMMUNITY.’