in 2016, de Wereldgezondheidsorganisatie noemde antibioticaresistentie als "een van de grootste bedreigingen voor de wereldwijde gezondheid, voedselveiligheid, en ontwikkeling vandaag." De aankondiging noemde een groeiende lijst van infecties, zoals tuberculose en gonorroe, die elk jaar moeilijker te behandelen zijn naarmate de resistentie tegen de huidige antibioticabehandelingen toeneemt. Toch zijn antibiotica essentieel - zonder hen, het menselijk ras zou worden geplaagd door aanhoudende infecties. Dus wat is de oplossing om continue behandeling te garanderen en tegelijkertijd de alarmerende toename van resistentie aan te pakken?

Een mogelijke oplossing ligt in een uniek type roofbacteriën die zich voedt met andere bacteriën, zoals die welke ziekten veroorzaken. Nagesynchroniseerd met "levende antibiotica, " deze groep vleesetende fauna heeft de aandacht van onderzoekers getrokken, waaronder die van de Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST). In een onlangs gepubliceerd artikel in ACS synthetische biologie , OIST-onderzoekers hebben de eerste stappen gezet in de richting van genetische manipulatie van zo'n kleine kannibaal, B. bacteriovorus. Ze hebben hulpmiddelen geïdentificeerd die de manipulatie van genen mogelijk maken die het roofzuchtige gedrag van deze bacterie beïnvloeden.

"In de toekomst, we willen de predatie van de bacteriën beheersen - de timing en mate van predatie, " legt Dr. Mohammed Dwidar uit van de Nucleic Acid Chemistry and Engineering Unit en eerste auteur van het artikel. "[Momenteel] ontbreekt het ons aan de elementaire technische hulpmiddelen om dit te doen."

B. bacteriovorus is onschadelijk voor mensen maar dodelijk voor zijn prooi - Gram-negatieve bacteriën - waaronder slechteriken zoals E. coli, Salmonella, Legionella, en anderen. Als zodanig, in staat zijn om het onder controle te krijgen, zou mogelijk veel verschillende soorten infecties kunnen behandelen. Echter, vanwege zijn ongewone roofzuchtige karakter en andere unieke kenmerken, genetische manipulatie van B. bacteriovorus is beperkt.

De OIST-onderzoekers gebruikten riboswitches, die genexpressie-controlerende instrumenten zijn waarvan bekend is dat ze goed functioneren in andere bacteriën, om de uitdaging aan te gaan om de predatie van B. bacteriovorus te begrijpen en te manipuleren. De manier waarop een gen tot expressie wordt gebracht, volgt een specifieke route:DNA wordt via transcriptie omgezet in RNA, RNA wordt via translatie omgezet in eiwitten, en dan voeren de eiwitten verschillende functies uit. De riboswitch komt binnen in de translatiefase. Door een riboswitch aan het begin van een RNA-streng te plaatsen, en dan "activeren" met een chemische stof, de riboswitch kan het RNA starten of stoppen om te worden vertaald in een eiwit.

Voor hun studie de OIST-onderzoekers plaatsten een riboswitch in een van de genen die belangrijk werden geacht voor het roofzuchtige gedrag van B. bacteriovorus:flagellaire sigmafactor fliA. Vervolgens activeerden ze het met de chemische theofylline. Na het plaatsen van de gemodificeerde bacteriën in petrischalen samen met een heerlijke E. coli prooi, de gemodificeerde B. bacteriovorus leek zich sneller te vermenigvuldigen in aanwezigheid van theofylline dan in afwezigheid ervan. Deze snellere vermenigvuldiging impliceert dat B. bacteriovorus zijn prooi sneller at, en dus sneller vermenigvuldigen. Dit toont op zijn beurt aan dat de roofzuchtige levenscyclus kan worden gecontroleerd door theofylline.

Naast het einddoel "levend antibioticum", er zijn veel meer potentiële toepassingen voor gemakkelijk manipuleerbare B. bacteriovorus-cellen. "Mensen willen biologisch voedsel zonder chemicaliën, Dr. Dwidar legt uit. "De roofbacteriën kunnen voor sommige plantenziekten een potentieel veilig alternatief zijn voor antibacteriële middelen. We kunnen het ook gebruiken voor de industrie, bijvoorbeeld, in waterzuiveringsinstallaties."

"In de toekomst, je zou deze bacteriën op vers voedsel kunnen spuiten ter bescherming tegen voedselvergiftiging, "Professor Yohei Yokobayashi, die ook bij het onderzoek betrokken was, voegt toe.

Met de resultaten van de OIST-onderzoekers in de hand, de volgende stap is om meer te weten te komen over B. bacteriovorus en de hulpmiddelen die zijn gedrag kunnen beheersen om op een dag zijn volledige antibioticumpotentieel te realiseren.