Antibioticaresistentie is een groeiende wereldwijde bedreiging voor de gezondheid. Zozeer zelfs dat een studie uit 2014 in opdracht van de premier van het Verenigd Koninkrijk voorspelde dat, als het probleem niet wordt aangevinkt, in minder dan 35 jaar sterven meer mensen aan antibioticaresistente superbacteriën dan aan kanker. Het is van cruciaal belang dat onderzoekers nieuwe antibiotica ontwikkelen op basis van kennis over hoe superbacteriën resistent zijn tegen dit medicijn.

Om op dit vlak te helpen, in een nieuw artikel gepubliceerd in het tijdschrift Structuur , onderzoekers van McGill University presenteren in atomaire details hoe specifieke bacteriële enzymen, bekend als kinasen, resistentie verlenen tegen macrolide-antibiotica, een veelgebruikte klasse antibiotica en een alternatief medicijn voor patiënten met penicilline-allergieën. De studie laat voor het eerst zien hoe deze kinasen macrolide antibiotica herkennen en chemisch vernietigen.

Een ontdekking zeven jaar in de maak

Hoewel deze kinasen eerder bekend waren bij wetenschappers, het was geen gemakkelijk proces om precies te ontdekken hoe ze werken op chemisch en structureel niveau. "In 2009 begonnen we met klonen en probeerden we grote hoeveelheden van deze enzymen te produceren voor onze studies, " legt dr. Albert Berghuis uit, Voorzitter van de afdeling Biochemie aan de Faculteit der Geneeskunde van McGill University en senior auteur van de studie. Na meer dan een jaar het proces te hebben aangepast om voldoende materiaal te verzamelen, de volgende stap was proberen "kinase"-kristallen te maken, vergelijkbaar met suikerkristallen. Deze werden vervolgens bestraald met röntgenstraling bij de Canadian Light Source in Saskatoon.

Het kostte nog eens drie jaar om deze kristallen te genereren en de gegevens uit Saskatchewan te analyseren. "Dit gaf ons eindelijk een atomair beeld van de kinasen en hoe ze verschillende macrolide-antibiotica binden, " zegt Dr. Berghuis. Toch was dit beeld op atomair niveau analoog aan een afbeelding van een complexe machine die onbekende technologie bevat, hij voegt toe. De afbeelding legde niet uit hoe die machine eigenlijk werkt. Als resultaat, er waren nog bijna drie jaar nodig om erachter te komen hoe de verschillende delen van het kinase resistentie verlenen tegen verschillende macrolide-antibiotica.

Gebruikmaken van deze nieuwe kennis in toekomstig medicijnontwerp

De onderzoekers ontdekten dat de kinase-enzymen een indrukwekkend vermogen hebben om resistentie te verlenen tegen veel verschillende macrolide-antibiotica - de twee enzymen die in detail werden bestudeerd, zijn in wezen in staat om resistentie te verlenen tegen alle macrolide-antibiotica die momenteel in gebruik zijn.

"Uiteindelijk, we weten nu precies hoe superbacteriën resistentie verlenen tegen macroliden met behulp van deze kinasen, " legt Dr. Berghuis uit. "Dit stelt ons in staat om kleine veranderingen aan deze antibiotica aan te brengen, zodat de kinasen niet langer kunnen interageren met deze medicijnen, waardoor de antibiotica van de volgende generatie minder vatbaar zijn voor resistentie door superbacteriën."

De volgende stappen zullen zijn om deze nieuwe en verbeterde macrolide-antibiotica te ontwikkelen —, waarvan Dr. Berghuis schat dat het nog twee tot drie jaar zal duren - en om ze dan te testen. Maar dit is slechts één element dat nodig is om de groeiende prevalentie van superbacteriën te bestrijden. "Antibioticaresistentie is een veelzijdig probleem, en ons onderzoek is een aspect dat in de context van andere componenten moet worden geplaatst, zoals het terugdringen van het overmatig gebruik van antibiotica, " merkt Dr. Berghuis op. "Alleen wanneer een alomvattende meersporenstrategie wordt gebruikt, kunnen we hopen deze wereldwijde gezondheidsbedreiging met succes aan te pakken."