Suiker geeft antibioticum een tweede kans

Resistentie tegen antibiotica is een groeiend urgent probleem en vraagt om nieuwe en betere alternatieven. Veel nieuw ontdekte antibacteriële middelen halen de markt niet, omdat ze bijvoorbeeld te giftig zijn, slecht oplosbaar of instabiel blijken. De Utrechtse onderzoekers Marc Wösten en Roland Pieters gaan deze afgeschreven antibiotica een tweede kans geven door ze te voorzien van suikers. In 2015 kregen zij een Seed Money Grant om een proof of concept te ontwikkelen.

Antibiotica vormen een van de grootste ontdekkingen uit de twintigste eeuw. De ontdekking van het ‘wondermiddel’ penicilline door de Brits Alexander Fleming betekende een doorbraak in de bestrijding van bacteriële infecties. Het veelvuldig gebruik van antibiotica blijkt echter ook een groot nadeel te hebben: De relatief sterke bacteriën die het geneesmiddel overleven, gaan zich verder vermenigvuldigen en creëren zo een ‘nageslacht’ die resistent is tegen het gebruikte antibioticum. Inmiddels zijn er bacteriën die resistent zijn tegen vele gangbare antibiotica, zoals de bekende ESBL-vormende, MRSA- en VRE-bacteriën.

Chemie

“Ik ben al lange tijd gefascineerd door het antibioticaprobleem”, zegt dr. Marc Wösten, moleculair microbioloog bij de faculteit Diergeneeskunde van de Universiteit Utrecht. “Hier wilde ik iets aan doen. Er worden steeds nieuwe antibiotica gevonden, maar veel halen de eindstreep niet omdat ze niet de juiste eigenschappen hebben. Ze zijn bijvoorbeeld te giftig of lossen slecht op in water. Ook kan het zijn dat ze te snel worden afgebroken in de gastheer of door bacteriën.”

“Ik kwam op het idee om een antibioticum chemisch wat aan te passen, zodat het andere eigenschappen krijgt. Dit kan door suikers op het molecuul te zetten of door een bestaande suikergroep te vervangen door een andere suiker. Hierdoor wordt de stof bijvoorbeeld minder giftig, beter oplosbaar of minder afbreekbaar. Daarvoor had ik wel een chemicus nodig en dus nam ik contact op met Roland.”

Uitdaging

“Mijn specialisme is eiwit-koolhydraatverbindingen”, zegt prof. dr. Roland Pieters, chemicus bij het departement Pharmaceutical Sciences van de Universiteit Utrecht. “Het wordt steeds duidelijker dat de rol van suiker in antibiotica groot is. Daarom ga ik verschillende koolhydraten koppelen aan antibiotica om te kijken wat het effect is. Dit is best een uitdaging, want je wil hiermee niet de werking van het antibioticum verminderen. Je moet dus de juiste verbindingen kiezen.

“Vervolgens zal ik de aangepaste stoffen testen in cellen en weefsels”, vervolgt Wösten. “Ik kijk dan onder andere naar de activiteit, oplosbaarheid en giftigheid. Zodra we een proof of concept hebben, gaan we kijken of de industrie interesse heeft. Daarna kunnen we gaan testen bij dieren en mensen. Ook gezelschapsdieren en landbouwhuisdieren kunnen hier baat bij hebben, want in de agrarische sector is antibioticaresistentie ook een groot probleem.”

Kruisbestuiving

“Op deze manier geven we afgeschreven antibiotica een tweede kans”, zegt Pieters. “De Seed Money Grant die we kregen helpt ons daar enorm bij. Het is goed dat die bestaat. Ook bij de vele aanvragen die het helaas niet haalden bij deze ronde, zorgt het voor contact tussen onderzoekers en kruisbestuiving tussen verschillende disciplines.”

Het duo is ook erg blij met zijn plek in Utrecht. Pieters: “Nergens tref je een grotere hoeveelheid Life Sciences binnen loopafstand: Bètawetenschappen, Diergeneeskunde, UMC Utrecht, en nu ook Danone en straks het RIVM. Het wordt steeds meer een Life Sciences-centrum en dat trekt bedrijven aan.”

Dit onderzoek sluit nauw aan bij het strategische onderzoeksthema Life Sciences van de Universiteit Utrecht, onder het subthema Public Health.

Tweede ronde Seed Money

In 2015 zijn vier onderzoeksprojecten gehonoreerd vanuit uit de second call Seed Money Life Sciences.  Doel is om onderzoekers van verschillende disciplines samen te brengen die samen voorstellen doen voor grensverleggend onderzoek. Met dit geld kunnen ze onderzoekgegevens verzamelen die als basis kunnen dienen voor een subsidievraag.

De vier gehonoreerde onderzoeksduo’s voor de second call zijn:

• Antimicrobial drugs optimization by decoration with non-natural sugar variants - Marc Wösten (Diergeneeskunde) / Roland Pieters (Bètawetenschappen)
   
• Modified autologous prostasomes as a vaccine for prostate cancer - Willem Stoorvogel (Diergeneeskunde) / Marianne Boes (Geneeskunde)
  > Lees meer in het artikel Op zoek naar vaccin tegen prostaatkanker
   
• Human lung organoids: a novel model to understand respiratory syncytial virus Bronchiolotis - Louis Bont (Geneeskunde) / Norman Sachs (Hubrecht Instituut)
  > Lees meer in het artikel ‘Minilongen’ kweken in de strijd tegen kindersterfte
   
• Metabolic Requirements for genome integrity in adult stem cells - Boudewijn Burgering (Geneeskunde) / Ruben van Boxtel (Hubrecht Instituut)
  > Lees meer in het artikel Kwaliteit van stamcellen verbeteren voor nieuwe organen