Een team onder leiding van onderzoekers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) heeft een manier ontdekt om de afweermechanismen van antibioticaresistente ‘superbacteriën’ te ontmantelen. De ontdekking van het team zou kunnen leiden tot nieuwe antibiotica die de resistentie overwinnen en mogelijk miljoenen levens redden.

Elk jaar krijgen minstens 2,8 miljoen Amerikanen een antibioticaresistente infectie, en ruim 35.000 mensen sterven als gevolg daarvan. Antibioticaresistentie ontstaat wanneer bacteriën en andere microben het vermogen ontwikkelen om blootstelling aan antibiotica te overleven. Enkele van de meest zorgwekkende antibioticaresistente bacteriën – zoals de methicilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), die ernstige huidinfecties kan veroorzaken, en de carbapenem-resistente Enterobacteriaceae (CRE), die ernstige longontsteking en urineweginfecties kan veroorzaken – zijn zo geworden. resistent dat ze vrijwel onbehandelbaar zijn met conventionele antibiotica.

“Antibioticaresistentie is een van de ernstigste bedreigingen voor de mondiale volksgezondheid”, zegt Vitali Prakapenka, natuurkundige uit Argonne. “Onze bevindingen bieden nieuwe hoop voor de ontwikkeling van effectievere antibiotica.”

De onderzoekers gebruikten een röntgentechniek genaamd seriële femtoseconde kristallografie, of SFX, om momentopnamen te maken van een enzym, bekend als bèta-lactamase, dat een antibioticum vernietigt. SFX is bij uitstek geschikt om beelden op atomair niveau vast te leggen van moleculen in actie.

"We hebben het enzym halverwege de reactie opgevangen, waardoor we cruciale stappen in het proces van antibioticavernietiging konden identificeren", zegt Prakapenka, die leiding gaf aan het onderzoeksteam met wetenschappers van Argonne's Centre for Nanoscale Materials, een DOE Office of Science User Facility. “We ontdekten dat het antibioticum feitelijk vast kon komen te zitten in de actieve plaats van het enzym, waardoor er een soort moleculaire verkeersopstopping ontstond en het destructieve proces tot stilstand kwam.”

Met deze nieuwe kennis denken de onderzoekers dat het mogelijk kan zijn antibiotica te ontwikkelen die specifiek zijn ontworpen om vast te blijven zitten in de actieve plaats van het enzym, waardoor de vernietiging van het antibioticum wordt geblokkeerd en de bacteriën worden gedood.

Het onderzoeksteam werkt nu aan de ontwikkeling van nieuwe antibiotica op basis van hun bevindingen. Ze bestuderen ook andere antibioticaresistente enzymen om aanvullende kwetsbaarheden te identificeren die kunnen worden uitgebuit om nieuwe antibiotica te ontwikkelen.

“Onze hoop is dat ons onderzoek zal leiden tot de ontwikkeling van nieuwe antibiotica die resistentie kunnen overwinnen en levens kunnen redden”, aldus Prakapenka.

Het onderzoek werd gefinancierd door het DOE Office of Science en de National Institutes of Health.