Antibiotica kunnen levensreddend zijn voor mensen die lijden aan ernstige bacteriële infecties zoals longontsteking en meningitis. De medicijnen zijn dodelijk voor bacteriën, maar sommige bacteriën vechten terug door resistentie tegen antibiotica te ontwikkelen. en een paar weerstaan ​​niet alleen de aanval, maar verander de dodelijke medicijnen in voedsel.

Wetenschappers hebben weinig begrepen over hoe bacteriën antibiotica veilig kunnen consumeren, maar nieuw onderzoek van de Washington University School of Medicine in St. Louis belicht belangrijke stappen in het proces.

De bevindingen, gepubliceerd op 30 april in Natuur Chemische Biologie , zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om antibiotica van land en water te elimineren, aldus de onderzoekers. Contaminatie met antibiotica uit de omgeving bevordert de resistentie tegen geneesmiddelen en ondermijnt ons vermogen om bacteriële infecties te behandelen.

"Tien jaar geleden kwamen we erachter dat bacteriën antibiotica kunnen eten, en iedereen schrok ervan, " zei senior auteur Gautam Dantas, doctoraat, een universitair hoofddocent pathologie en immunologie, van moleculaire microbiologie, en van biomedische technologie. "Maar nu begint het logisch te worden. Het is gewoon koolstof, en overal waar koolstof is, iemand zal uitzoeken hoe het te eten. Nu we begrijpen hoe deze bacteriën het doen, we kunnen gaan nadenken over manieren om dit vermogen te gebruiken om antibiotica kwijt te raken waar ze schade veroorzaken."

Geneesmiddelresistentie is een ernstig en verergerend probleem dat de medische zorg dreigt terug te brengen naar een tijd waarin antibiotica nog niet werden ontdekt en infectieziekte wereldwijd doodsoorzaak nummer één was.

Moderne industriële en landbouwpraktijken versnellen de opkomst van antibioticaresistentie door het milieu te verzadigen met actieve medicijnen. In Indië en China, die samen de overgrote meerderheid van de antibiotica in de wereld produceren, farmaceutische fabrieken dumpen soms met antibiotica beladen afval in lokale waterwegen. In de Verenigde Staten, sommige boeren voegen antibiotica toe aan hun veevoer om hun vee te laten groeien, die afval produceert dat vol zit met de drugs.

Bacteriën delen gemakkelijk genetisch materiaal. Dus wanneer antibiotica het water en de bodem infiltreren, Inwonende bacteriën reageren door antibioticaresistentiegenen door de gemeenschap te verspreiden.

Dantas, postdoctoraal onderzoeker en eerste auteur Terence Crofts, doctoraat, en collega's wilden begrijpen hoe sommige omgevingsbacteriën niet alleen antibiotica weerstaan, maar voer ze op. Ze bestudeerden vier ver verwante soorten bodembacteriën die allemaal gedijen op een dieet van alleen penicilline. Penicilline was het eerste antibioticum dat werd ontdekt, maar door weerstand is het uit de gratie geraakt. Andere leden van de penicillinefamilie, zoals amoxicilline en ampicilline, zijn nog steeds effectief en worden op grote schaal voorgeschreven om bacteriële infecties te behandelen.

De onderzoekers vonden drie verschillende sets genen die actief werden terwijl de bacteriën penicilline aten, maar inactief terwijl de bacteriën suiker aten. De drie sets genen komen overeen met drie stappen die bacteriën nemen om een ​​dodelijke verbinding om te zetten in een maaltijd.

Alle bacteriën beginnen met het neutraliseren van het gevaarlijke deel van het antibioticum. Zodra het toxine is ontwapend, ze knippen een lekkere portie af en eten die op.

Het begrijpen van de stappen die betrokken zijn bij het omzetten van een antibioticum in voedsel zou onderzoekers kunnen helpen om bacteriën te bio-engineeren om met medicijnen verontreinigde grond en waterwegen op te ruimen en daardoor de verspreiding van medicijnresistentie te vertragen. De bodembacteriën die van nature antibiotica eten, zijn kieskeurig en moeilijk om mee te werken. Maar een beter handelbare soort zoals E. coli zou mogelijk kunnen worden ontwikkeld om zich te voeden met antibiotica in vervuild land of water.

Crofts en Dantas toonden aan dat ze E. coli het vermogen konden geven om te overleven en te gedijen op penicilline. De bacterie heeft normaal gesproken suiker nodig, maar met enige genetische modificatie en de toevoeging van een sleuteleiwit, het bloeide op een suikervrij dieet van penicilline.

"Met wat slimme techniek, misschien kunnen we bacteriën aanpassen om antibiotica in het milieu af te breken, ' zei Croft.

Een dergelijk bio-engineeringproject zou een plan moeten bevatten om het proces van het eten van antibiotica te versnellen. De manier waarop bodembacteriën op natuurlijke wijze antibiotica uit de omgeving verwijderen, is effectief maar traag. Ze konden de hoeveelheden antibiotica in de buurt van farmaceutische fabrieken en in rioleringen onmogelijk aan.

"Je kunt vandaag niet zomaar een veld overgieten met deze bodembacteriën en verwachten dat ze alles opruimen, ' zei Dantas. 'Maar nu weten we hoe ze het doen. Het is veel gemakkelijker om iets te verbeteren dat je al hebt dan om te proberen een systeem helemaal opnieuw te ontwerpen."