Het verkennen van de donkere kant van Staph aureus, een bacterie die resistent is tegen meerdere medicijnen - zelfs tegen diegene die nog niet zijn getest op mensen.

20 februari 2025 functie

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en de beleidslijnen van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgen:

feiten gecontroleerd

peer-reviewed publicatie

betrouwbare bron

gecontroleerd op fouten

door Delthia Ricks, Phys.org

De Britse arts en microbioloog Alexander Fleming, ontdekker van penicilline bijna 100 jaar geleden, was de eerste die waarschuwde voor de gevaren van antibioticaresistentie.

In zijn Nobelprijs-toespraak van 1945, 27 jaar na zijn baanbrekende ontdekking, zette Fleming de wereld op de hoogte en voorspelde een mogelijk donkere toekomst voor zijn wondermiddel in geval van misbruik of overmatig gebruik van het medicijn. Het was een waarschuwing die problemen voorspelde voor een groot deel van de farmacopee genaamd antimicrobiële geneesmiddelen.

Nu werken microbiologen in Hongarije en China samen om manieren te vinden om geneesmiddelresistentie bij stammen van Staphylococcus aureus te voorspellen wanneer ze worden blootgesteld aan antibiotica in de ontwikkelingspijplijn van geneesmiddelen – geneesmiddelen die nog niet op de markt zijn gekomen.

Vergelijkbaar onderzoek was aan de gang in de Verenigde Staten, waarbij S. aureus en meerdere andere bacteriesoorten betrokken waren, maar werd stopgezet door de overgang naar het Trump-bestuur.

S. aureus is de Dr. Jekyll en Mr. Hyde van de microbiële wereld. Het bestaat onschuldig op de huid en in de neusgaten, een commensale bacterie die deel uitmaakt van het menselijk microbioom. Maar het bestaat ook als een geneesmiddelresistente ziekteverwekker, en microbiologen hebben ontdekt dat veel van deze bacteriën resistent zijn tegen meerdere antibiotica.

Erger nog, het samenwerkende team in Hongarije en China geeft zowel een hernieuwing van de eerdere waarschuwing van Fleming als een 21e-eeuwse wending aan zijn bezorgdheid. Pathogene S. aureus-stammen zijn niet alleen resistent tegen veel antibiotica op de apotheekplanken, maar ze ontwikkelen snel resistentie tegen antibioticakandidaten in de ontwikkelingspijplijn, waardoor medicijnen worden afgestoten voordat ze zelfs maar bij mensen worden getest.

'De voortdurende opkomst van antimicrobiële resistentie is een ernstige wereldwijde zorg en is vergeleken met een pandemie,' schrijft Dr. Ana Martins van de Afdeling Synthetische en Systeembiologie van het Biologisch Onderzoekcentrum in Szeged, Hongarije. Martins is hoofdauteur van een nieuwe studie naar antibioticaresistentie die is gepubliceerd in Science Translational Medicine.

'Verschillende antibiotische kandidaten worden ontwikkeld tegen Gram-positieve bacteriële pathogenen, maar hun langetermijn nut is onduidelijk,' vervolgde Martins, eraan toevoegend dat antibiotica in ontwikkeling waardeloos kunnen worden gemaakt voordat ze de farmaceutische markt bereiken. Meerdere bacteriesoorten in het algemeen – en meerdere varianten van S. aureus in het bijzonder – zijn genetisch in staat om snel de medicijnen te overwinnen.

Alle S. aureus-stammen maken deel uit van de grote groep bacteriesoorten die worden aangeduid als Gram-positief vanwege de manier waarop ze reageren op laboratoriumkleuringen, zoals kristalviolet. Ze worden onderscheiden van Gram-negatieve bacteriën – een ware boevenbende van ziekteverwekkers – door de dikte van hun celwanden. Gram-positieve bacteriën hebben een dikke peptidoglycanewand en lijken paars wanneer ze zijn gekleurd; Gram-negatieve bacteriën worden roze.

Staph aureus is onmiddellijk herkenbaar wanneer het onder een microscoop wordt bekeken: clusters van sferische bacteriën die, wanneer geverfd met kristalviolet, doen denken aan trosjes druiven. Ongeverfd zijn ze dezelfde trosjes sferen, maar geel-goud van kleur, vandaar de naam 'aureus,' Latijn voor goud.

Ontdek het laatste nieuws over wetenschap, technologie en ruimte met meer dan 100.000 abonnees die vertrouwen op Phys.org voor dagelijkse inzichten. Meld je aan voor onze gratis nieuwsbrief en ontvang updates over doorbraken, innovaties en onderzoek die ertoe doen – dagelijks of wekelijks.

Het onderzoek van Martins en haar team van samenwerkingsverbanden was bedoeld om de biologische mechanismen te identificeren die resistentie veroorzaken. Het onderzoek ging ook in op een andere vraag: Waarom zijn sommige onlangs goedgekeurde antibiotica aanvankelijk succesvol maar blijken ze problematisch te zijn, in sommige gevallen, onder invloed van S. aureus?

'Een goed voorbeeld is dalbavancine, een behandeloptie voor patiënten besmet met methicilline-resistente Staphylococcus aureus, MRSA,' beweerde Martins.

'Ondanks ongeveer een decennium van intensief onderzoek en aanzienlijke financiering, ontstond er resistentie tegen dalbavancine binnen een korte periode van slechts twee jaar na de commercialisering ervan, wat het hele project in gevaar bracht en het wankelbare karakter benadrukte van het bestrijden van bacteriële resistentie.'

Om de capaciteit van S. aureus om een ​​geneesmiddelresistente bedreiging te worden te begrijpen, is het belangrijk op te merken dat het deel uitmaakt van een enorm complexe familie. Meer dan 30 soorten Staphylococcus-bacteriën zijn geïdentificeerd.

Hoewel S. aureus onschadelijk gedijt op de huid en in het bovenste ademhalingskanaal, kan pathogene S. aureus een krachtige oorzaak zijn van huid- en bloedinfecties, longontsteking, voedselvergiftiging, endocarditis, botinfecties en het toxischeshocksyndroom.

Zijn pathogene duistere kant is het gevolg van virulentiefactoren die het in staat stellen om de veerkrachtige immuunsysteemverdedigingen te omzeilen, vooral wanneer snijwonden of andere diepe wonden de huid en diepere weefsels doorbreken. Elke bacteriële cel draagt ook meerdere mobiele genetische elementen met zich mee, zo benadrukten Martins en collega's, die het in staat stellen om zich snel aan te passen aan nieuwe omgevingen en nieuwe eigenschappen te verkrijgen.

Om te bepalen of ze de opkomst van antibioticaresistentie konden voorspellen, onderzochten Martins en collega's hoe S. aureus interageerde met acht experimentele en recent goedgekeurde antibiotica. Het team analyseerde ook waarom S. aureus goed gevestigde medicijnen, zoals dalbavancin, afweerde.

Het team ontdekte dat resistentie kon worden voorspeld op basis van genmutaties die aanwezig zijn in de algehele populatie van S. aureus, als gevolg van een overvloed aan mobiele genetische elementen die gedeeld kunnen worden binnen bacteriële kolonies.

Toen Martins en haar medewerkers de bacteriën blootstelden aan de medicijnen, waren de microben in staat om de medicijnen gemakkelijk te verslaan. Antibioticaresistentie ontwikkelde zich blijkbaar door de selectie van voorbestaande genetische varianten, ontdekte het team.

'We hebben de resistentieprofielen van drie antibiotica met een lange klinische geschiedenis vergeleken met die van vijf antibiotica die momenteel in ontwikkeling zijn of die onlangs zijn geïntroduceerd in de klinische praktijk,' legde Martins uit. 'De recente antibiotica tonen krachtige activiteit tegen een reeks Gram-positieve bacteriën en dienen als potentiële behandelingsmogelijkheden voor infecties veroorzaakt door antibioticaresistente S. aureus.'

Met uitzondering van één antibioticum, dat nog in de onderzoeksfase zat, een medicijn bekend als SCH79797, wees S. aureus elk experimenteel en recent goedgekeurd antibioticum dat werd getest door het team van onderzoekers af. Wetenschappers waren verrast dat S. aureus twee kandidaat-antibiotica, afabacin en teixobactin, afweerde, ondanks de grote hoop op hun succes.

Antibioticaresistentie is een van de meest dringende uitdagingen in de medische wereld, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie, en een reden dat Martins en collega's de resistentiecrisis als een pandemie hebben vergeleken. Geen enkele regio ter wereld is gespaard gebleven van antibiotica die falen om resistente bacteriën te verslaan.

De WHO heeft verklaard dat het probleem zo kritiek is dat geneesmiddelresistentie tegen 2050 een van de belangrijkste doodsoorzaken zal worden, tenzij er nu oplossingen worden ontwikkeld.

Een ontmoedigende situatie die wordt belicht in het onderzoeksartikel is het gebrek aan een robuust aantal antimicrobiëlen in de ontwikkelingspijplijn van medicijnen. Farmaceutische bedrijven wereldwijd hebben hun antibioticaronderzoeksprogramma's stopgezet, waardoor clinici met weinig opties achterblijven. De volgende beste stap, zeggen Martins en collega's, is het evalueren van de medicijnen voordat ze worden goedgekeurd voor grootschalig gebruik.

'Ons werk benadrukt het belang van het voorspellen van de toekomstige evolutie van resistentie tegen antibiotica-kandidaten in een vroeg stadium van de ontwikkeling van geneesmiddelen,' concludeert Martins.

Meer informatie: Ana Martins et al, Antibiotische kandidaten voor Gram-positieve bacteriële infecties veroorzaken multidrugresistentie, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adl2103

Journal informatie: Science Translational Medicine

© 2025 Science X Network