Laten we celwanden kapot maken om bacteriële resistentie tegen te gaan

Bacterieën worden resistent tegen medicijnen en daardoor extreem gevaarlijk. Voor een groot gedeelte omdat ze een extra muur ontwikkelen. Zo simpel is het: een superdun vliesje in een bepaalde klasse bacterieën voorkomt dat er conventionele antibiotica binnendringt en dat natuurlijke immuunreacties geen zin hebben. Doordat er geen effectieve tegenmaatregelen zijn hebben de bacterieën vrij spel. Daardoor gebeuren er hele nare dingen en gaan er mensen dood. Het omgooien of het doorbreken van deze muur is dus één van de belangrijkste fronten in de strijd tegen de microbiotische organismen.

De muur die gevonden kan worden in "gram-negatieve" bacterieën is eigenlijk een tweede membraam dat bestaat uit moleculen die lipopolysaccharides (LPS) genoemd worden. LPS is slecht om een heel scala aan redenen. Ze verhitten het lichaam doordat ze een effect hebben op de thermostaat van het lichaam. Ook houden ze flink huis in het immuunsysteem waardoor onstekingsremmende maatregelen genomen worden en het gastlichaam van de bacterie zichzelf praktisch vernietigd. Op het moment dat de LPS moleculen een kritische massa bereiken in het menselijk lichaam  - dat veel vatbaarder is voor dit soort aanvallen dan andere dieren - resulteert dit in een septische schok. De dood blijft dan niet lang meer uit.

Normaal gezien vindt er diffusie plaats tussen de moleculen van het membraam naar de ingewanden van de bacterie. Hier kan de bacterie dan ook vernietigd of onschadelijk gemaakt worden. Deze kanalen die de diffusie mogelijk maken passen zich aan in hun wijdte om antibiotica of andere dreigingen buiten te houden. Een toegang verkrijgen door deze poorten is een langdurende uitdaging in de ontwikkeling van antibiotica, maar een onderzoek deze week in Nature beschrijft de "Achilleshiel" van deze bacteriële verdedigingsstrategie. De ontdekking zal er niet alleen voor zorgen dat bacterieën vernietigd kunnen worden, maar voorkomt dat ze überhaupt resistent kunnen worden.

Het succes komt niet voort uit nieuwe manieren om de gram-negatieve kanalen kapot te maken of door nieuwe moleculen die ontwikkeld zijn om de muur omver te werpen, maar door te voorkomen dat de muur versterkt of gebouwd wordt. Het helpt misschien om je een bepaald beeld voor de geest te halen, namelijk dat van een Middeleeuws kasteel. Je hebt de stadsmuur, maar binnen die muur heb je nog een andere muur: die van het kasteel zelf. De buitenste muur functioneert doordat die versterkt wordt door bouwmaterialen afkomstig vanuit het kasteel. Stel dat die materialen eerst over een ophaalbrug moeten gaan en je die brug zou weg halen dan zou er geen buitenmuur komen. En uiteindelijk zou ook het kasteel zonder bevoorrading komen te zitten.

"We hebben het pad en de poort geïdentificeerd dat gebruikt wordt door bacterieën om de bouwstenen voor de buitenste barrière te vervoeren," zei de onderzoeksteamleider van Changjiang Dong in een statement. "Belangrijk is dat we hebben laten zien dat de bacterieën dood zouden gaan wanneer de poort gesloten is."

Specifieker gezegd: de onderzoekers zijn er voor de eerste keer in geslaagd om de "trommel-achtige" structuren die LPS materialen naar het buitenste membraam vervoeren precies in kaart te brengen.

"Zeven LPS transportproteïnes vormen een omhullende proteïne complex dat verantwoordelijk is voor het vervoer van LPS van het binnenste membraam naar het buitenste membraam," rapporteert de studie. "LptE [één van de transportproteïnes] neemt een rol-achtige structuur aan die zich in de trommel van LptD bevindt om zo een niet eerder bestaande 'trommel en stekker' architectuur te vormen." Dit staat bouwmaterialen toe om naar buiten te gaan, maar weerhoudt medicijnen of andere schadelijke stoffen ervan om binnen te dringen.

Een laatste voordeel van deze methode is dat echt alleen maar de muur aanvalt en niet de bacterie in kwestie. Volgens de studie's hoofdauteur, Haohao Dong, kan dit feit uiteindelijk leiden tot het einde van alle behandelingen. "Omdat nieuwe medicijnen niet de bacterieën zelf hoeft binnen te dringen," zei hij, "hopen we dat bacteriën in de toekomst geen medicijnresistentie kunnen ontwikkelen in de toekomst."