Bacteriën zijn handige jongens: als ze het moeilijk krijgen, gaan ze in de slaapstand en dat heeft als groot voordeel (voor hen dan) dat ze niet kunnen worden aangevallen door virussen en ook antibiotica nauwelijks werken. Maar er is één klein virus dat de bacteriën te slim af is. Maak kennis met Paride.
Wetenschappers van de Zwitserse universiteit ETH Zürich waren al een tijdje op zoek, maar kwamen onlangs pas de zeldzame bacteriofaag op het spoor. Een bacteriofaag is een klein virus dat een specifieke bacterie kan doden. Speciaal aan deze faag is, dat hij zijn tanden juist zet in slapende bacteriën. Dit is heel nuttig voor de ontwikkeling van een combinatietherapie, waarbij het virus samen met antibiotica een ziekmakende bacterie aanvalt.
Karig dieet
De meeste bacteriën leven in de natuur op een minimaal dieet. Als ze te weinig eten hebben of stress ervaren, houdt hun metabolisme er op een gecontroleerde manier mee op en gaan de microben over op een ruststand. In deze slaapmodus vinden nog steeds bepaalde processen plaats. Bacteriën kunnen bijvoorbeeld nog hun omgeving waarnemen en reageren op prikkels, maar ze groeien niet meer en delen zich ook niet. Slapende bacteriën kunnen normaal gesproken niet worden aangevallen door virussen en ook antibiotica krijgen geen vat op hen.
Fagen worden steeds vaker ingezet als alternatief voor antibiotica, doordat er steeds meer resistentie optreedt. Tot nu toe dachten onderzoekers echter dat fagen alleen actieve, groeiende bacteriën kunnen infecteren. Maar de Zwitserse wetenschappers hebben het tegendeel bewezen. Hun zoektocht naar bacteriofagen, die zich in de loop van de evolutie hebben gespecialiseerd in het aanvallen van slapende bacteriën begon al in 2018. Nu kunnen ze eindelijk laten zien dat zulke fagen wel degelijk bestaan, al blijft het een zeldzaam fenomeen.
We noemen hem Paride
Professor Alexander Harms van de ETH Zürich had in het eerste jaar van zijn onderzoek verwacht minstens twintig verschillende fagen te vinden, die jacht maken op slapende microben. Maar de werkelijkheid was anders. Het duurde meer dan een jaar voordat er eindelijk eentje werd ontdekt in rottend plantenmateriaal vlakbij een Zwitsers kerkhof. “Er zijn enorm veel soorten bacteriofagen. Ik was er dan ook van overtuigd dat de evolutie een aantal virussen heeft voortgebracht die dormante bacteriën kunnen binnendringen”, aldus Harms. Maar het is voorlopig bij een gebleven en die hebben ze Paride genoemd.
Paride blijkt zich te richten op de Pseudomonas aeruginosa, een veelvoorkomende bacterie die op allerlei plekken opduikt: in het water, in de grond en in planten, maar ook in dieren. Bij de mens kunnen bepaalde stammen ernstige en potentieel dodelijke luchtweginfecties, zoals longontstekingen, veroorzaken. Hoe de nieuwe faag zijn slapende prooi precies aanvalt, is nog onduidelijk. Het lijkt erop dat het virus een specifieke moleculaire sleutel gebruikt om de bacterie te wekken, waarna hij het deelmechanisme van de cel overneemt en extra viruskopieën van zichzelf maakt.
99 procent gedood
De volgende stap is om te achterhalen welke genen of moleculen schuilgaan achter dit ontwaakproces. Uiteindelijk hopen de onderzoekers hiermee een stof te ontwikkelen die samen met een antibioticum een ziekmakende bacteriestam helemaal kan uitschakelen. De hoop is dat fagen op een dag antibiotica volledig kunnen vervangen. “Maar we staan pas aan het begin. We hebben op dit moment alleen enkele individuele casestudies. Het enige dat we zeker weten, is dat we bijna niets weten”, aldus Harms.
Al zijn de eerste resultaten veelbelovend. Paride was in staat om 99 procent van de slapende bacteriën te doden in een labexperiment bij celculturen in petrischaaltjes. Alleen in combinatie met antibiotica bleek de bacteriestam helemaal uitgeroeid. Hetzelfde gebeurde toen de combinatie op labmuizen met een chronische infectie werd getest. “Dit laat zien dat onze ontdekking niet alleen in een laboratorium werkt, maar ook in levende wezens effectief blijkt.”
Fagen doorgronden
En er is meer: bij onderzoek in een Brussels ziekenhuis knapte driekwart van de patiënten op na een faag-behandeling en bleken in ruim 60 procent van de gevallen de ziekmakende bacteriën vernietigd. Dat in vier van de tien gevallen de microben niet verdwenen door faag-therapie, komt waarschijnlijk doordat ze gedeeltelijk in een slapende staat zijn. “Vooral bij chronische infecties zijn veel van de ziekmakende bacteriën in het menselijk lichaam in slaapmodus, waardoor de fagen ze niet kunnen penetreren”, legt Harms uit.
“Het is dus belangrijk om de fysiologische staat van de infectie-veroorzakende bacteriën te kennen. Dan kunnen de juiste fagen, gecombineerd met antibiotica, op een effectieve manier worden ingezet. Maar je moet precies weten hoe een faag een bacterie aanvalt, anders kun je de geschikte fagen niet selecteren. Eerst zullen we dus meer kennis moeten opdoen over de werkwijze van fagen.”
