Toenemende resistentie en een gebrek aan nieuwe antibiotica vormen een serieus probleem voor de volksgezondheid. Tegen deze achtergrond, Gilles van Wezel van het Instituut Biologie Leiden is op zoek naar nieuwe medicijnen. Samen met voormalig Ph.D. student Changsheng Wu en collega's ontdekte hij het speciale antibioticum lugdunomycine, die ze naar Leiden noemden. De ontdekking is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie .

uitgeputte bron

"Er wordt voorspeld dat in 2050 ongeveer 10 miljoen mensen wereldwijd zullen sterven aan de gevolgen van antibioticaresistentie, ', zegt Van Wezel. 'Dat zijn er evenveel als door kanker. We hebben te maken met een negatieve trend waarin steeds meer bacteriën resistent worden, vaak aan meerdere antibiotica, terwijl er tegelijkertijd steeds minder nieuwe geneesmiddelen op de markt komen. Daar willen we oplossingen voor vinden." Van Wezel doet onderzoek naar de bacterie Streptomyces. Dit geslacht leeft in de bodem en produceert maar liefst tweederde van alle antibiotica. Omdat ze al zo lang worden gebruikt en gescreend, de farmaceutische industrie dacht dat alles wat uit deze bacteriën kon worden gehaald al was ontdekt. De bron leek uitgeput, ", zegt Van Wezel. Maar dat bleek toch niet het geval te zijn.

Antibioticum in slaap

Aan het begin van de 21e eeuw, DNA-sequencing kwam van de grond:een techniek om het volledige DNA van organismen te visualiseren en te analyseren. "Zo konden we ook kijken naar het DNA van antibioticaproducerende bacteriën. Toen bleek dat ze veel meer potentie hadden dan we eerder voor mogelijk hadden gehouden! De Streptomyces coelicolor-modelstam, die hemelsblauwe (coelicolor in het Latijn) antibiotica produceert, is een goed voorbeeld. De bacterie produceert maar liefst vier verschillende soorten. Duizenden wetenschappers werken al vijftig jaar aan deze soort, dus men dacht dat er niet veel meer te verkrijgen was. Echter, toen het volledige DNA van de stam in 2002 werd gepubliceerd, het DNA van de bacterie bleek veel meer recepten voor antibiotica te bevatten dan alleen voor de antibiotica die ze in het lab maken. Dit worden slaapantibiotica genoemd.

Energie besparen

Het kost een bacterie veel energie om antibiotica te maken, ", legt Van Wezel uit. "Daarom doen ze het niet als het niet nodig is." in het laboratorium maken bacteriën minder antibiotica aan dan in de bodem. Simpelweg omdat het lab de nodige ecologische voorwaarden mist. "Of, met andere woorden:in de bodem, er zijn meer vijanden waartegen bacteriën antibiotica nodig hebben."

Leids antibioticum

Het antibioticum ontdekt door Wu, Van Wezel en co-promotor Young Hae Choi is ook een slaapantibioticum, geproduceerd door een nog onbekende Streptomyces-bacterie uit het Qinling-gebergte in China. Ze noemden het lugdunomycine, naar de Latijnse naam voor Leiden (Lugdunum batavorum). "Wu heeft gekeken naar een soort die op het eerste gezicht niets opleverde. Maar na het imiteren van verschillende groeiomstandigheden, we waren hier toch getuige van biologische activiteit. Dit leidde tot de ontdekking van een chemisch molecuul met een onvoorziene complexe structuur!" Lugdunomycine is afgeleid van een bekende familie van moleculen met voornamelijk anti-tumoractiviteit maar onderging zulke grote modificaties dat het er niet meer op lijkt. "De toevoeging van drie extra ringen laten het lijken op een helikopter, " zegt Van Wezel. "Dit hebben we nog nooit eerder gezien, maar in de natuur zal het zeker vaker voorkomen. Maar in zulke kleine hoeveelheden dat ze tot nu toe over het hoofd moeten zijn gezien."

De ontdekking van zo'n radicaal andere chemische structuur is zeldzaam. Nu dat Wu, Choi en Van Wezel hebben de structuur van lugdunomycine gepubliceerd, de volgende uitdaging is:Streptomyces er meer van laten produceren. Ze moeten ook de exacte activiteit van het molecuul onderzoeken, en of het daadwerkelijk klinisch toepasbaar is. Mogelijk, het Leidse antibioticum kan in de toekomst als echt medicijn dienen. Hiertoe, Van Wezel startte een vervolgproject binnen het NACTAR-programma in het NWO-domein Toegepaste en Technische Wetenschappen (TTW). In dit programma wordt wetenschappers en industrie werken samen aan de ontwikkeling van nieuwe antibiotica. "Voor nu, minstens, we hebben dit speciale molecuul ontdekt, wat erg spannend is. Ik denk niet dat we snel een ander molecuul met zo'n spectaculaire structuur zullen ontdekken."