Elk jaar worden meer dan 670.000 mensen in Europa ziek door pathogene bacteriën die resistentie tegen antibiotica vertonen, en 33.000 sterven aan de ziekten die ze veroorzaken. Vooral gevreesd zijn ziekteverwekkers die resistent zijn tegen meerdere antibiotica tegelijk. Onder hen is de bacterie Acinetobacter baumannii, die tegenwoordig vooral wordt gevreesd als een 'superbug in het ziekenhuis'. Tot vijf procent van alle in het ziekenhuis opgelopen bacteriële infecties wordt alleen door deze kiem veroorzaakt.

A. baumannii staat bovenaan een lijst van kandidaten waarvoor volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) nieuwe therapieën moeten worden ontwikkeld. Dit komt omdat de ziekteverwekker - dankzij een flexibel genoom - gemakkelijk nieuwe antibioticaresistentie verwerft. Tegelijkertijd komen infecties niet alleen steeds meer voor buiten de ziekenhuisomgeving, maar leiden ze ook tot een steeds ernstiger progressie. Een voorwaarde voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische benaderingen is echter dat we begrijpen welke eigenschappen A. baumannii en zijn menselijke pathogene verwanten, gegroepeerd in wat bekend staat als het Acinetobacter calcoaceticus-baumannii (ACB) -complex, een pathogeen maken.

Een team onder leiding van bio-informaticus professor Ingo Ebersberger van de Goethe University Frankfurt/LOEWE Center for Translational Biodiversity Genomics (LOEWE-TBG) heeft nu een mijlpaal bereikt in dit inzicht. Het team bestaat uit leden van onderzoekseenheid 2251 van de Duitse onderzoeksstichting en andere nationale en internationale partners, waaronder wetenschappers van de Washington University School of Medicine, St. Louis, VS.

Voor hun analyse maakte het team gebruik van het feit dat een groot deel van de leden van het geslacht Acinetobacter onschadelijke omgevingsbacteriën zijn die in water of op planten of dieren leven. Duizenden volledige genoomsequenties, zowel van deze als van pathogene Acinetobacter-stammen, worden opgeslagen in openbaar toegankelijke databases.

Door deze genomen te vergelijken, konden de onderzoekers systematisch de verschillen tussen de pathogene en de onschadelijke bacteriën wegfilteren. Omdat de incidentie van individuele genen niet bijzonder overtuigend was, concentreerden Ebersberger en zijn collega's zich op genclusters, dat wil zeggen groepen naburige genen die tijdens de evolutie stabiel zijn gebleven en een functionele eenheid zouden kunnen vormen. "Van deze evolutionair stabiele genclusters hebben we er 150 geïdentificeerd die aanwezig zijn in pathogene Acinetobacter-stammen en zeldzaam of afwezig zijn in hun niet-pathogene verwanten", vat Ebersberger samen. "Het is zeer waarschijnlijk dat deze genclusters de overleving van de ziekteverwekkers in de menselijke gastheer ten goede komen."

Een van de belangrijkste eigenschappen van pathogenen is hun vermogen om beschermende biofilms te vormen en om micronutriënten zoals ijzer en zink efficiënt te absorberen. En inderdaad, de onderzoekers ontdekten dat de opnamesystemen in de ACB-groep een versterking waren van het bestaande en evolutionaire oudere opnamemechanisme.

Bijzonder spannend is het feit dat de ziekteverwekkers blijkbaar een speciale energiebron hebben aangeboord:ze kunnen het door de mens geproduceerde koolhydraat kynurenine afbreken, dat als boodschapperstof het aangeboren immuunsysteem reguleert. De bacterie slaat op deze manier blijkbaar twee vliegen in één klap. Aan de ene kant levert het afbreken van kynurenine hen energie en aan de andere kant kunnen ze het mogelijk gebruiken om de immuunrespons van de gastheer te dereguleren.

Ebersberger is ervan overtuigd:"Ons werk is een mijlpaal om te begrijpen wat er anders is aan pathogene Acinetobacter baumannii. Onze gegevens zijn van zo'n hoge resolutie dat we zelfs naar de situatie in individuele stammen kunnen kijken. Deze kennis kan nu worden gebruikt om specifieke therapieën te ontwikkelen tegen die naar alle waarschijnlijkheid nog niet bestaat."

Hun studie is gepubliceerd in PLOS Genetics .