3D-voorstelling van de chromatofoor van kedarcidine. M Mitcheltree/Wikimedia Commons/CC BY-SA 3.0

Antibioticum dat ook tumoren aanvalt na 30 jaar voor het eerst in labo nagemaakt

Na 20 jaar van onafgebroken onderzoek hebben wetenschappers de code van een bijzonder complex 'anti­tumoren­antibioticum' gekraakt, en het voor de eerste keer synthetisch volledig kunnen reproduceren in een laboratorium. Het antibioticum kedarcidine is zeer effectief tegen resistente bacteriën en er is van bekend dat het ook kankercellen aanvalt. De doorbraak kan het begin betekenen van een nieuw tijdperk in het ontwerpen en produceren van nieuwe antibiotica en middelen tegen kanker, zeggen de onderzoekers. 

De 'supersubstantie' kedarcidine werd in haar natuurlijke vorm ontdekt door een farmaceutisch bedrijf dat het antibioticum bijna 30 jaar geleden uit een bodemstaal uit India haalde. 

Grond is de natuurlijke bron voor alle antibiotica die ontwikkeld zijn sinds de jaren 40, maar om ze te kunnen ontwikkelen als potentiële geneesmiddelen moeten ze geproduceerd kunnen worden via chemische synthese. Voor kedarcidine was daar veel belangstelling voor, omdat de stof, in tegenstelling tot de meeste antibiotica, niet alleen bacteriën doodt maar ook in staat is om tumorcellen te beschadigen en dus potentieel heeft als een effectieve behandeling tegen kanker.

Omdat het werkt door het DNA van zijn doelwit te beschadigen - wat ook de oorzaak is van zijn werkzaamheid tegen kankercellen -, is de biologische activiteit van kedarcidine ongelooflijk, maar ook de structurele complexiteit ervan is onvoorstelbaar. De stof is uitgebreid onderzocht door wetenschappers over de hele wereld, maar door haar complexe structuur waren ze niet in staat om de stof te reproduceren in haar meest volledige en accurate vorm. Tot nu.

De structuur en formule van de chromofoor - het gedeelte van de molecule dat instaat voor de absorbering van zichtbaar en ultraviolet licht, en dus ook voor de kleur - van kedarcidine. Professor Martin Lear, University of Lincoln

Vogelnestje

Nu zijn doctor Martin Lear van de University of Lincoln en professor Masahiro Hirama van de Japanse nationale Tohoku-universiteit er als eersten in geslaagd om een volledige synthetische versie te creëren van dit zeer onstabiele natuurlijke product. 

"Na zijn ontdekking in de bodem duurde het 10 jaar om de moleculaire structuur van kedarcidine vast te stellen.  Met een reactieve kern die beschermd wordt door een mantel van proteïnen, lijkt het wat op een vogelnestje!", zo zei doctor Lear in een mededeling van de University of Lincoln. Het vogelnestje in kwestie, 'scotch egg', is niet een broedplaats van een vogel maar een ei in gehakt en paneermeel. 

"In 1997 ben ik begonnen aan de lange zoektocht om de reactieve kern van kedarcidine te maken, samen met professor Hirama, aan wie onlangs de hoogste eer voor een wetenschapper in Japan is toegekend. In essentie moesten we een opmerkelijk moeilijke moleculaire puzzel in elkaar steken, en vervolgens nieuwe manieren ontwikkelen om de puzzelstukjes te vervaardigen. 20 jaar later hebben we eindelijk de puzzel opgelost."

"Deze merkwaardige tocht heeft nieuwe moleculaire inzichten opgeleverd, en veelbelovende mechanismen om kanker te bestrijden en resistente bacteriën, en het onderzoek heeft de grenzen van de scheikunde en de biologie afgetast. De nieuwe biologische kennis en de scheikundige vaardigheden die we verworven hebben, kunnen gebruikt worden om de volgende generatie van antibiotica en middelen tegen kanker te ontwikkelen", zo zei Lear. 

Een micrografie van Methicilline resistente Staphylococcus aureus (MRSA), een multi-resistente 'ziekenhuisbacterie' en een dode menselijke neutrofiel (rood), een soort witte bloedcel. NIAID/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

10 miljoen doden door resistentie tegen 2050

Er zijn voorspellingen dat tegen 2050 10 miljoen mensen per jaar zullen overlijden aan infecties door resistente bacteriën. De ontwikkeling van nieuwe antibiotica die gebruikt kunnen worden als laatste redmiddel als andere middelen niet meer werkzaam zijn, is dan ook een uiterst belangrijk studiegebied voor onderzoekers over heel de wereld. Deze nieuwe studie is een belangrijke stap om dit doel een realiteit te maken, zo zeggen de onderzoekers. 

Het feit dat kedarcidine ook kankercellen kan beschadigen, maakt er een boeiend studieobject van voor onderzoekers die nieuwe manieren onderzoeken om agressieve kankertumoren aan te pakken. Nu het mogelijk is de substantie synthetisch aan te maken, zullen die onderzoekers in staat zijn de mechanismen die de stof zo effectief maken tegen bijvoorbeeld leukemie- en melanoomcellen, beter te doorgronden.

De studie van doctor Lear, professor Hirama en hun Japanse collega's is gepubliceerd in The Journal of Antibiotics van Nature.