Een biofilm van E. coli-bacteriën gefotografeerd met een rasterelektronenmicroscoop.

KU Leuven: biofilm aanpakken is een nieuwe piste in de strijd tegen antibioticaresistentie

Bio-ingenieurs van de KU Leuven hebben een nieuwe antibacteriële strategie ontwikkeld die bacteriën verzwakt door hun samenwerking te verhinderen. De onderzoekers gebruikten een chemische, antibacteriële stof die verhindert dat de bacteriën een biofilm rond zich optrekken. In tegenstelling tot bij antibiotica treedt er tegen deze strategie geen resistentie op, omdat niet-resistente bacteriën het overnemen van resistente. 

Klassieke antibiotica doden individuele bacteriën of tasten hun werking aan. Sommige bacteriën worden resistent tegen deze antibiotica, waardoor ze verder kunnen groeien en worden uitgeselecteerd. Het gebruik van antibiotica zorgt er daarom voor dat steeds meer bacteriën resistent worden tegen de middelen.

Bacteriën vertonen echter ook groepsgedrag: ze kunnen bijvoorbeeld een beschermende slijmlaag of biofilm maken die de gehele bacteriële gemeenschap omhult. Tandplak is een voorbeeld van zo’n biofilm. Biofilms liggen vaak aan de oorsprong van infecties door bacteriën. Het sociale gedrag van bacteriën is een interessant nieuw doelwit voor antibacteriële therapie, zo zeggen de onderzoekers van de KU Leuven en de University of Oxford.

De antibacteriële stof (linksboven) blokkeert de samenwerking tussen de bacteriën, waardoor de biofilm (zwarte puntjes) verdwijnt. KU Leuven MICA Laboratorium

Samen sterk, alleen zwak

De onderzoekers toonden aan dat het blokkeren van de slijmproductie van de salmonellabacterie de gemeenschap verzwakt, waardoor ze gemakkelijker verwijderd kan worden. Hiervoor gebruikten ze een eerder aan de KU Leuven ontwikkelde chemische, antibacteriële stof.

“Zonder hun beschermende slijmlaag worden de bacteriën weggespoeld door mechanische krachten en kunnen ze makkelijker gedood worden door antibiotica, ontsmettingsmiddelen of het immuunsysteem”, zei professor Hans Steenackers van het MICA-lab (Microbial Communities & Antimicrobials), de hoofdauteur van de studie.

De wetenschappers vergeleken vervolgens de ontwikkeling van resistentie tegen deze nieuwe stof met die tegen klassieke antibiotica in een zogenaamd evolutie-experiment. Evolutie-experimenten worden gebruikt om te bekijken hoe micro-organismen zich aanpassen aan een bepaalde situatie.

“We zagen dat de bacteriën niet resistent werden tegen onze interventie, terwijl dit wel snel gebeurde bij de antibiotica”, aldus Steenackers. “Bovendien toonden we aan dat bacteriën die resistent waren tegen de nieuwe antibacteriële stof weggeconcurreerd werden door niet-resistente bacteriën.”

Een bacterie die resistent is, zal namelijk nog slijm kunnen produceren en dit delen met de niet-resistente bacteriën in de groep. Dit kost hen echter energie, terwijl de niet-resistente bacteriën kosteloos profiteren van de bescherming. Niet-resistente bacteriën kunnen hierdoor sneller groeien dan de resistente, waardoor hun aandeel ten opzichte van resistente bacteriën toeneemt.

“In tegenstelling tot bij klassieke antibiotica, zien we daarom bij deze stof geen selectie vóór, maar tegen resistentie. Behandelingen die de samenwerking van bacteriën tegengaan, kunnen dus een oplossing zijn voor de huidige problematiek rond antibioticaresistentie.”

Pil of coating

“Het doel is om deze nieuwe antibacteriële stof in de klinische praktijk te introduceren”, zo lichtte Steenackers toe. “Dat kan enerzijds als preventief medicijn in de vorm van een pil, en anderzijds als een coating op een implantaat, om de kans op infecties te verkleinen. De stof zou ook gebruikt kunnen worden als aanvulling op antibiotica.”

Verder zijn er ook toepassingen mogelijk in de landbouw, industrie en zelfs onze huishoudens. Hiervoor werken de onderzoekers samen met verschillende experten en producenten van veevoeders en reinigings- en desinfectiemiddelen.

De onderzoekers bekijken daarnaast of ze dit fenomeen kunnen reproduceren bij andere vormen van microbiële samenwerking naast biofilms en bij andere ziekteverwekkende bacteriën. “Op de lange termijn kan dit concept ook gebruikt worden om alternatieven voor antibiotica te ontwikkelen”, zei Steenackers.

De studie van de onderzoekers van de KU Leuven en de University of Oxford is gepubliceerd in Nature Communications. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van de KU Leuven.