Met behulp van heliumionen hebben onderzoekers van de Chalmers University of Technology de mechanismen kunnen bestuderen van hoe virussen bacteriën infecteren en vernietigen. De resultaten kunnen helpen nieuwe antibiotica te maken die effectief zijn tegen antibioticaresistente bacteriën.

Bacteriofagen, of kortweg fagen, zijn virussen die bacteriën infecteren en vernietigen. Ze evolueren voortdurend en bacteriën evolueren voortdurend om zichzelf ertegen te verdedigen. Onderzoekers hebben gezocht naar manieren om fagen te gebruiken als bondgenoten tegen antibioticaresistente bacteriën, die een steeds grotere bedreiging vormen.

Om de mechanismen te bestuderen waarmee fagen bacteriën infecteren, hebben onderzoekers van de Chalmers University of Technology zich tot heliumionenmicroscopie gewend, een techniek waarmee ze de atomaire structuren van biologische materialen in drie dimensies in beeld kunnen brengen.

“Voor het eerst hebben we de complexe interacties kunnen observeren en structureel analyseren die plaatsvinden als een faag een bacterie binnendringt en overneemt. Het is een revolutionaire vooruitgang die ons gloednieuwe inzichten biedt in hoe fagen bacteriën infecteren en hoe wij bacteriën infecteren. kan nieuwe strategieën ontwikkelen om antibioticaresistentie te bestrijden”, zegt Martin Hentschel, hoogleraar aan de afdeling Biologie en Biologische Technologie van Chalmers en hoofd van deze studie.

Het onderzoeksteam gebruikte heliumionenmicroscopie om driedimensionale beelden te maken van de faag die de bacterie infecteert en vernietigt. Ze konden de individuele moleculen van de faag zien, de manier waarop de faag zich aan de bacterie hecht en de manier waarop hij zijn DNA in de bacterie injecteert.

De onderzoekers ontdekten ook dat de faag een speciaal enzym gebruikt om het buitenmembraan van de bacterie op te lossen. Dit enzym, holine genoemd, is een potentieel doelwit voor nieuwe antibiotica die kunnen voorkomen dat fagen bacteriën infecteren.

"Dit is nog maar het begin. Nu we kunnen visualiseren hoe fagen bacteriën op dit atomaire niveau infecteren en vernietigen, kunnen we beginnen met het ontwerpen van nieuwe strategieën om dit proces te remmen en nieuwe antibiotica te ontwikkelen die effectief zijn tegen antibioticaresistente bacteriën", zegt Martin. Hentschel.