Het veranderen van iemands genetische programmering is makkelijker dan je zou denken. Terwijl technieken voor het veranderen van DNA op moleculair niveau steeds meer worden gebruikt, het is ook mogelijk om genen eenvoudig aan of uit te zetten zonder het onderliggende genetische materiaal permanent te veranderen. Dat betekent dat we de genetische instructies die naar het lichaam van een organisme worden gestuurd, kunnen beïnvloeden door de omgeving te veranderen of met medicijnen.

Dit gebied van "epigenetica" helpt artsen al om te begrijpen hoe bepaalde ziekten werken, waarom sporten zo heilzaam kan zijn, en hoe we het verouderingsproces kunnen veranderen. Maar mijn collega's en ik proberen de rol van epigenetica in bacteriën te onderzoeken.

We hebben onlangs een mogelijke manier bestudeerd om bacteriële epigenetica te beïnvloeden die infecties zou kunnen stoppen zonder antibiotica te gebruiken. En aangezien veel bacteriën resistent worden tegen bestaande antibiotica, dat zou een belangrijke nieuwe manier kunnen openen om ziekten te behandelen.

Onze studie keek naar de bacterie Acinetobacter baumannii, wat een belangrijke oorzaak is van de infecties die mensen in ziekenhuizen kunnen oplopen en die tot 70% van de mensen die ermee besmet zijn, doodt. Antibiotica werken niet langer op sommige stammen van A. baumannii - en de Wereldgezondheidsorganisatie noemde het onlangs de grootste bacteriële bedreiging voor de menselijke gezondheid.

We hebben al een aantal zogenaamde antivirulentiemiddelen die bacteriën niet doden maar onschadelijk maken, zodat het immuunsysteem van het lichaam ze kan opruimen zonder dat ze resistent worden tegen het medicijn. Een manier bedenken om de epigenetica van bacteriën te beïnvloeden en de insecten onschadelijk te maken, zou ons kunnen helpen nieuwe antivirulentiemiddelen te maken die een enorme bijdrage zouden leveren aan de geneeskunde.

Om dit proces op gang te brengen, wendden we ons eerst tot menselijke epigenetica. De meest gebruikelijke manier om onze epigenetica te beïnvloeden, is door een klein moleculair label aan ons genetisch materiaal toe te voegen dat een verwant gen in- of uitschakelt. Vooral, we kunnen een tag die bekend staat als een acetylgroep toevoegen aan een belangrijk eiwit dat histon wordt genoemd.

Histon ordent onze 2 meter lange DNA-moleculen zodat ze netjes in onze 100 micrometer lange cellen passen. Het toevoegen van de acetyl-tag is een natuurlijk mechanisme dat door cellen wordt gebruikt om de manier waarop histon interageert met DNA te veranderen. Het toevoegen van de acetyl-tags activeert normaal gesproken bepaalde genen, wat betekent dat ze het gedrag van de cel veranderen. Mislukkingen in dit histonmodificatieproces zijn gekoppeld aan kankers, hart- en vaatziekten en veel neurodegeneratieve aandoeningen.

Bacteriële cellen hebben hun eigen versie van histon, bekend als HU, die hun DNA organiseert en betrokken is bij het laten werken van al zijn functies. Bacteriën die "Gram-positief" worden genoemd, zoals die in ons spijsverteringsstelsel die ons helpen voedsel af te breken, kan niet overleven zonder te werken HU. En "Gram-negatieve bacteriën", die ons meestal ziek maken, zoals Salmonella enterica, veel minder schadelijk worden zonder HU.

nieuwe medicijnen

In onze studie, we ontdekten dat het toevoegen van een acetyl-tag aan HU de manier waarop het interageerde met het DNA significant beïnvloedde. Dit betekent dat het zeer waarschijnlijk is dat een dergelijke modificatie epigenetische veranderingen veroorzaakt, invloed hebben op hoe de bacteriën groeien en andere organismen infecteren. Dus als we medicijnen kunnen maken die deze veranderingen in bacteriële eiwitten op deze manier aanbrengen, we zouden een nieuwe manier kunnen hebben om infecties te stoppen.

Dit is op dit moment een heel belangrijke uitdaging in de geneeskunde, omdat bacteriën die resistent zijn tegen antibiotica 700 doden, 000 mensen per jaar wereldwijd. Als we geen nieuwe behandelingen vinden, het jaarlijkse dodental zou tegen 2025 kunnen oplopen tot 10 miljoen.

Zodra we het verband tussen specifieke epigenetische veranderingen en bacteriële infectie hebben geverifieerd, we kunnen op zoek gaan naar stoffen die de epigenetica van bacteriën op deze manier veranderen om ze minder schadelijk te maken. Er zijn al verschillende moleculen die zich op een vergelijkbare manier richten op menselijke epigenetica in preklinische ontwikkeling of in klinische onderzoeken. Dus een medicijn dat het vermogen van bacteriën om infecties te veroorzaken "uitschakelt", is misschien niet te ver weg.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.