Onderzoek naar nieuwe antibiotica: een eind aan antibioticaresistentie

NIEUWE ANTIBIOTICA UIT KIEMPLANTEN

Antibiotica uit kiemplantjes halen. Het is een geheel nieuw idee van levensmiddelentechnoloog Harry Gruppen wat een oplossing kan zijn voor het levensgrote probleem van antibiotica resistentie. Bacteriën die infecties veroorzaken zijn steeds vaker resistent tegen meerdere antibiotica. Die resistentie-ontwikkeling komt door het grootschalig gebruik van antibiotica. Tegelijkertijd zijn er sinds 1960 nauwelijks nieuwe antibiotica op de markt gekomen. Nieuwe antibiotica zijn dus hard nodig, willen we infecties straks nog kunnen bestrijden.

Gruppen en zijn team hebben al aangetoond dat gekiemde lupinezaden die bloot worden gesteld aan een schimmel meerdere antibiotica maken om zichzelf te verdedigen. “In een nieuw project willen we dit kiemingsproces en het isoleren van antibiotica uit de planten verbeteren en goedkoper maken. Met als doel machines die kiemplantjes met werkzame antibiotica erin op grote schaal maken.”
Bedrijven en universiteiten hebben wel gezocht naar nieuwe antibiotica. Maar tot nog toe tevergeefs. Reden waarom Gruppen nu zoekt in gekiemde planten. Gruppen: “In planten is de diversiteit aan chemicaliën enorm. En gekiemde planten produceren van nature antibiotica als ze worden blootgesteld aan stress. Een soort verborgen potentieel aan stoffen, waar nog nauwelijks onderzoekers aan werken”

Belang van het onderzoek en Impact op de samenleving

Belang van het onderzoek
De World Health Organization (WHO) stelde in 2014 dat resistentie tegen antibiotica een “alarmerend niveau” heeft bereikt. Artsen vrezen de bacterie MRSA die in ziekenhuizen veel voorkomt. Daartegen werkt nog maar één antibioticum. Ook de infectie veroorzakende bacterie Echericia coli is gevaarlijk vanwege zijn resistentie tegen meerdere antibiotica. Naar schatting waren er in 2013 in Europa al 25.000 doden per jaar door infecties die niet meer waren te bestrijden met antibiotica. In 2050 zullen er tegen de 400.000 doden zijn, als zich geen nieuwe antibiotica aandienen. Wereldwijd zullen het er 10 miljoen zijn. Multiresistente bacteriën zijn vooral gevaarlijk voor mensen met verminderde weerstand zoals kleine kinderen, ouderen, zwangere vrouwen en zieken. Een doorbraak in het vinden van nieuwe antibiotica is dus dringend gewenst

Impact op de samenleving
Gruppen denkt dat niet alleen kiemplantjes van lupines, maar ook kiemplantjes van granen en andere vlinderbloemigen onder stress antibiotica aanmaken. Wanneer al die verschillende kiemplantjes op grotere schaal verschillende antibiotica maken, kan dat een enorm positieve impact hebben op de gezondheidszorg en veehouderij. Met zoveel nieuwe antibiotica uit planten erbij kunnen infecties beter worden bestreden. Voedingsbedrijven kunnen antibiotica uit planten inzetten om voedselbederf tegen te gaan. Consumenten krijgen dan voedsel met natuurlijke conserveringsmiddelen in plaats van synthetische conserveringsmiddelen. En voor boeren kan het kiemen van gestreste zaden een extra inkomen bieden.

Geschiedenis

De Wageningse onderzoekers isoleerden al vijf antibiotica uit gekiemde lupinezaden die werden blootgesteld aan schimmel. “Van deze moleculen hebben we aangetoond dat ze bacteriën doden”, vertelt Gruppen. “Een daarvan, Wighteone, blijkt zelfs bacteriën te doden bij dezelfde concentratie als de huidige antibiotica, namelijk bij enkele microgrammen per milliliter.”

Aanvankelijk liet het team van Gruppen steeds zo’n vijftig zaden kiemen in vochtig papier, gewoon op een laboratoriumtafel. Maar intussen hebben ze hun proces al opgeschaald naar een zogenoemde vermouting machine waarin vier kilo zaad tegelijkertijd kan worden gekiemd, met gereguleerde temperatuur, luchtvochtigheid en zuurstoftoevoer. Deze vermouting machine komt uit de bierbrouwerij wereld. Bierbrouwerijen laten in vermouting machines op grote schaal gerst  kiemen. Gruppen: “Dat is het mooie van deze aanpak. We hoeven niet zelf nog eens apparatuur te ontwikkelen. We kunnen in feite de apparatuur gebruiken van de bierbrouwers.”

Onderzoeksvragen en De droom van Harry Gruppen

Eén van de onderzoeksvragen is nu hoe de omstandigheden in de vermouting machine optimaal zijn te maken. Het aanmaken van antiobiotica moet wel worden getriggerd door schimmel, maar de schimmel mag niet het kiemen vertragen. Andere onderzoeksvraag is welk type antibiotica in de kiemplantjes bacteriën die infecties veroorzaken het meest effectief te lijf gaan. Gruppen: “We willen ook weten waarom de plantaardige antibiotica effectief zijn. Als dat eenmaal bekend is, zijn kiemplantjes eenvoudiger op werkzame stoffen te screenen en kan het proces gemakkelijker worden geoptimaliseerd. Een efficiënte productiemethode is essentieel als we een doorbraak willen genereren.”

De droom van Harry Gruppen
“Mijn droom is dat straks boeren in de hele wereld gewassen verbouwen waaruit kiemplantjes te kweken zijn. De antibiotica hieruit, of de geplette kiemplantjes, gebruiken voedingsbedrijven dan om er voedsel mee te conserveren. Volgende stap is dat mengsels ook naar ziekenhuizen en dierenartsen gaan om infecties bij mens en dier te bestrijden. Mengsels zijn vaak effectiever dan individuele antibiotica omdat bacteriën hier moeilijker resistent tegen worden. Planten maken ook mengsels van antibiotica. Daarnaast hoop ik dat de farmaceutische industrie onze kennis gebruikt om synthetische antibiotica te ontwikkelen.”




Kracht van Wageningen University & Research

Wageningen UR heeft de disciplines in huis om dit multidisciplinaire onderzoek succesvol aan te pakken. Levensmiddelenchemici achterhalen welke typen stoffen zich ophopen in gestreste kiemplanten en wat ze doen met bacteriën. Plantenfysiologen bepalen de juiste omstandigheden in de vermouting machine, zodat er optimaal antibiotica worden gemaakt. Levensmiddelenmicrobiologen testen het effect van de plantaardige antibiotica als conserveringsmiddel. En dierkundigen testen het effect van de antibiotica bij dieren. Al deze disciplines hebben geavanceerde apparatuur tot hun beschikking.

Wie zijn de partners

Eerste partner in dit onderzoek is de Radboud Universiteit Nijmegen. Deze universiteit
bestudeert hoe de plantaardige antibiotica effectief bacteriën aanvallen. Tweede
partner is het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam. Deze partner test de
plantaardige antibiotica bij mensen.



Het budget

Het onderzoek is verdeeld in 12 promotie onderzoeken. Twee post-docs zullen het onderzoek coördineren en ondersteunen. Het onderzoek zal ook als platform gaan dienen voor een nieuwe MSc course Chemistry and Inhibitory Mechanisms of Natural Antimicrobials voor studenten. Op aanvraag kunnen we een gedetailleerd budget sturen.