Eefjan Breukink benoemd tot hoogleraar Microbiële Membranen en Antibiotica

Scheikundige Eefjan Breukink is door de Universiteit Utrecht benoemd tot hoogleraar Microbiële Membranen en Antibiotica. Breukink en zijn groep werken aan nieuwe antibiotica die zich richten op bacteriële celmembranen, de structuren die de scheiding vormen tussen de binnenkant en de buitenkant van bacteriën. Breukink: “Het is mijn droom om een antibioticum te ontdekken dat ons echt gaat helpen in het gevecht tegen resistente bacteriën.”

Alle cellen hebben celmembranen, of het nou bacteriële, dierlijke, plantaardige of schimmelcellen zijn. Niet al deze celmembranen zijn gelijk: membranen van verschillende levende wezens bestaan uit andere onderdelen en zijn anders opgebouwd. Dit biedt kansen voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica, stoffen die specifiek bacteriën doden en zo bacteriële infecties kunnen bestrijden. Nieuwe antibiotica zijn nodig, omdat veel bacteriën ongevoelig zijn of worden voor bestaande antibiotica.

Om antibiotica te kunnen ontwikkelen die zich richten op celmembranen, is het noodzakelijk om eerst te weten hoe bacteriële membranen in elkaar zitten en functioneren. Breukink en zijn team zetten zich daarom in om dit tot in detail uit te zoeken en deze kennis vervolgens toe te passen om tot nieuwe antibiotica te komen.

Schimmels hebben ons penicilline gegeven, het eerste antibioticum. Maar daar is het bij gebleven. Ik geloof dat schimmels nog meer interessante stoffen maken die ons kunnen helpen.

Een lek buitenmembraan

Breukink geeft met een voorbeeld aan hoe hij te werk gaat. Breukink: “Veel bacteriën die op dit moment voor problemen zorgen, hebben twee membranen. Gangbare antibiotica die goed werken bij andere bacteriën die maar één membraan hebben, worden tegengehouden door het tweede, buitenste membraan. Ik probeer daarom op slimme manieren te zoeken naar stoffen die het buitenmembraan een beetje lek maken.”

Maar waar vind je zulke stoffen? Breukink kijkt ervoor naar de natuur. Hij werkt samen met het Westerdijk Instituut, waar ze een enorme collectie aan schimmels hebben. Breukink: “Schimmels hebben ons penicilline gegeven, het eerste antibioticum. Maar daar is het bij gebleven. Ik geloof dat schimmels nog meer interessante stoffen maken die ons kunnen helpen.”

Lipide II

De scheikundige zoekt onder andere naar stoffen die aangrijpen op het molecuul Lipide II. Dit molecuul, dat zich in het bacteriële membraan bevindt, speelt een belangrijke rol bij de aanmaak van de celwand van bacteriën. De celwand ligt net buiten de celmembraan en biedt de cel onder andere stevigheid en bescherming.

Volgens de onderzoeker is Lipide II een interessant doelwit voor potentiële antibiotica, omdat bacteriën niet snel resistent zullen worden tegen stoffen die zich op het molecuul richten. Resistentie bij bacteriën ontstaat wanneer de stof waarop een antibioticum aangrijpt verandert. Als een antibioticum zich bijvoorbeeld richt op een bepaald eiwit, kan dat eiwit door mutaties in het DNA op zo’n manier veranderen dat het eiwit nog wel functioneert, maar het antibioticum niet meer werkt.

Breukink: “Omdat Lipide II door verschillende eiwitten wordt gemaakt en ook door verschillende eiwitten wordt gebruikt, kunnen bepaalde delen van het molecuul eigenlijk niet veranderen. Daarom zullen bacteriën niet snel resistent worden tegen antibiotica die zich op Lipide II richten.”

In Utrecht zijn zoveel goede onderzoeksgroepen. Ik vind het als chemicus leuk om dingen zelf te doen, maar werk ook graag samen om vragen te beantwoorden.

Samenwerkingen

Breukink studeerde scheikunde aan de Universiteit Utrecht en promoveerde ook aan dezelfde universiteit. Zijn onderzoek naar celmembranen is erg multidisciplinair: naast scheikunde spelen ook bijvoorbeeld microbiologie en genetica een rol.  Breukink werkt in Utrecht daarom veel samen met uiteenlopende onderzoeksinstituten, bijvoorbeeld bij het bepalen van de structuur van potentieel interessante stoffen. Breukink: “Ik werk vraaggestuurd, dus vanuit onderzoeksvragen die ik interessant vind. In Utrecht zijn zoveel goede onderzoeksgroepen. Ik vind het als chemicus leuk om dingen zelf te doen, maar werk ook graag samen om vragen te beantwoorden.”

Niet alleen in zijn werk is Breukink een echte teamspeler. De onderzoeker is in zijn vrije tijd fanatiek hockeyer en won in 2022 nog goud op het WK Hockey Masters. Breukink: “Ik heb mijn hele leven al aan teamsport gedaan, dus dat heeft ongetwijfeld weerslag op hoe ik functioneer en hoe ik met mensen samenwerk.”