Een internationaal team van wetenschappers heeft een nieuwe familie verbindingen ontwikkeld die bacteriële infecties bij muizen kunnen elimineren. Sommige van deze infecties kunnen leiden tot ernstige vleesetende ziekten. Er zijn elk jaar ongeveer 700 tot 1.100 gevallen van vleesetende ziekten in de Verenigde Staten. De nieuwe familie van verbindingen zou ook het begin kunnen betekenen van een nieuwe klasse antibiotica en wordt beschreven in een studie die op 2 augustus in het tijdschrift is gepubliceerd. Wetenschappelijke vooruitgang.
Groeiende veerkracht
Al tientallen jaren waarschuwen artsen voor ziekteverwekkers die steeds resistenter worden tegen de momenteel beschikbare medicijnen. Dit maakt ze gevaarlijker, en volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) komen er elk jaar meer dan 2,8 miljoen antimicrobieel resistente infecties voor in de VS. Ruim 35.000 mensen sterven aan deze infecties. Om dit te bestrijden zijn nieuwere antimicrobiële stoffen nodig ter vervanging van de stoffen waartegen bacteriën resistent zijn geworden.
Moleculair microbiologen Scott Hultgren en Michael Caparon van de Washington University School of Medicine in St. Louisu en chemicus Fredrik Almqvist van de Umeå Universiteit in Zweden werkten samen aan deze nieuwe familie van verbindingen genaamd GmPcides.
[Related: These flesh-eating bacteria are finding new beaches to call home.]
GmPcides werken door zich te richten op grampositieve bacteriën. Dit soort bacteriën kunnen verschillende medicijnresistente stafylokokbesmettingen, het toxische shocksyndroom en andere bacteriële ziekten veroorzaken die fataal kunnen zijn.
“Alle grampositieve bacteriën die we hebben getest, waren gevoelig voor die verbinding. Deze omvatten enterokokken, stafylokokken, streptokokken, C. moeilijk, wat de belangrijkste soorten pathogene bacteriën zijn”, zei Caparon in een verklaring. “De verbindingen hebben een breed werkingsspectrum tegen een aantal bacteriën.”
‘gelukkig ongeluk’
De nieuwe GmPcide-verbindingen zijn gebaseerd op een type molecuul dat ringgefuseerd 2-pyridon wordt genoemd en dat is ontwikkeld door wat het team een gelukkig ongeluk noemt. Caparon en Hultgren vroegen Almqvist om een chemische verbinding te ontwikkelen die kon voorkomen dat bacteriële films zich hechten aan het oppervlak van urethrakatheters. Dit zijn veelvoorkomende oorzaken van urineweginfecties in ziekenhuizen.
De resulterende verbinding had ook infectiebestrijdende eigenschappen tegen meerdere soorten bacteriën. Sommige van hun eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat GmPcides bacteriestammen kunnen doden in experimenten met petrischaaltjes.
In deze nieuwe studie gingen ze nog een stap verder met deze petrischaalexperimenten door te testen hoe de verbindingen werken tegen necrotiserende infecties van zacht weefsel. Bij deze snel verspreidende infecties zijn meestal meerdere soorten grampositieve bacteriën betrokken. Necrotiserende fasciitis – of vleesetende ziekte – is de bekendste van deze infecties. Het kan weefsel snel zo ernstig beschadigen dat amputatie van ledematen vaak nodig is om de verspreiding ervan onder controle te houden. Ongeveer 20 procent van de patiënten met de vleesetende ziekte sterft.
Het team concentreerde zich op één ziekteverwekker die jaarlijks verantwoordelijk is voor ongeveer 500.000 sterfgevallen:Streptococcus pyogenes. Een groep muizen was besmet met S. pyogenes. De ene groep werd behandeld met GmPcide, de andere niet. Degenen die de GmPcide-behandeling kregen, deden het op bijna alle punten beter dan onbehandelde muizen. Ze vielen minder af, hadden minder zweren en bestreden infecties sneller. Beschadigde delen van de huid verschenen ook sneller na infectie.
Hoewel het nog steeds niet helemaal duidelijk is hoe GmPcides dit allemaal deed, bleek uit microscopisch onderzoek dat de behandeling een significant effect had op de bacteriële celmembranen. Dit zijn de buitenste lagen van microben.
[Related: ‘Bacterial glitter’ shimmers without pigments.]
“Een van de taken van het membraan is het buitensluiten van materiaal van buitenaf”, zei Caparon. “We weten dat binnen vijf tot tien minuten na behandeling met GmPcide de membranen permeabel beginnen te worden en dingen toelaten die anders uitgesloten zouden zijn om de bacteriën binnen te dringen, wat erop wijst dat die membranen beschadigd zijn.”
Dit kan de eigen functies van de bacterie veranderen, inclusief acties die de gastheer beschadigen en de bacteriën minder effectief maken in het onderdrukken van de immuunrespons van de gastheer op infecties.
Het is ook minder waarschijnlijk dat GmPcides leiden tot geneesmiddelresistente stammen. Uit experimenten die waren ontworpen om resistente bacteriën te creëren, bleek dat maar heel weinig cellen de behandeling konden weerstaan. Dit betekent dat het minder waarschijnlijk is dat ze hun voordelen doorgeven aan de volgende generatie bacteriën.
De weg voor ons
Volgens Caparon zijn er nog een aantal stappen voordat GmPcides verkrijgbaar is bij uw plaatselijke apotheek. Het team patenteerde de gebruikte verbinding en gaf deze in licentie aan QureTech Bio, een bedrijf waarin Caparon, Hultgren en Almqvist een aandelenbelang hebben. De licentie was afhankelijk van de verwachting dat het zou samenwerken met een afzonderlijk bedrijf dat de farmaceutische ontwikkeling en klinische proeven zou kunnen beheren om het op de markt te brengen.
Volgens het team zal het soort collaboratieve wetenschap die GmPcides heeft gecreëerd nodig zijn om problemen zoals antibioticaresistentie te behandelen.
“Alle soorten bacteriële infecties vormen een belangrijk gezondheidsprobleem en worden steeds meer resistent tegen meerdere geneesmiddelen en daarom moeilijker te behandelen”, zei Hultgren in een verklaring. “Interdisciplinaire wetenschap vergemakkelijkt de integratie van verschillende vakgebieden, wat kan leiden tot synergetische nieuwe ideeën die het potentieel hebben om patiënten te helpen.”