Zoektocht naar antibiotica krijgt boost door nieuwe WUR-software

Nieuws

Zoektocht naar antibiotica krijgt boost door nieuwe WUR-software

Gepubliceerd op
26 november 2019

De ontdekking van nieuwe antibiotica stokt al jaren. Het aantal bacteriën dat resistent is tegen bestaande antibiotica groeit echter. Met nieuwe software, ontwikkeld door onderzoekers van Wageningen University & Research (WUR), kan nu veel sneller naar nieuwe antibiotica worden gezocht doordat eindelijk duizenden genomen tegelijk, in plaats van een enkel genoom van een antibiotica-producerend organisme, geanalyseerd en in kaart gebracht kunnen worden. De software is vandaag gepresenteerd door een publicatie in het gerenommeerde wetenschappelijke tijdschrift Nature Chemical Biology.

Ontdekken van nieuwe microbiële moleculen

De meeste antibiotica zijn gebaseerd op stofjes gemaakt door bacteriën en schimmels. Zij zetten deze moleculen in om zich te beschermen tegen hun natuurlijke vijanden. Onderzoekers gebruiken deze afweerstoffen vervolgens als nieuwe antibiotica. Hoewel de afgelopen decennia tienduizenden microbiële stofjes zijn ontdekt, is dat slechts een klein deel van de potentiële moleculen dat nog ontdekt kan worden.

Meer kennis van de diversiteit aan chemische structuren van deze zogeheten microbiële metabolieten is essentieel bij de ontwikkeling van antibiotica, antikankermedicijnen, maar bijvoorbeeld ook voedingssupplementen. Met de nieuwe software komt die kennis een stap dichterbij.

Met onze softwareprogramma's kun je data van grote groepen genomen automatisch analyseren. Voor het onderzoek naar antibiotica is dit een enorme sprong voorwaarts.
Marnix Medema. universitair docent Bioinformatica

'Onze software BiG-SCAPE en CORASON (ontwikkeld door Mexicaanse collega’s’) neemt onderzoekers een hoop werk uit handen,' vertelt Marnix Medema, universitair docent Bioinformatica. 'Er zijn inmiddels namelijk zoveel honderdduizenden bacteriële genomen gesequenced (de DNA-code bepaald), dat het voor wetenschappers erg moeilijk is geworden om de onontgonnen metabole diversiteit in kaart te brengen en te weten welke in het laboratorium verder onderzocht moeten worden.'

Genome mining

De software helpt bij genome mining. Deze sleuteltechnologie is het afgelopen decennium opgekomen als nieuwe manier om de diversiteit aan microbiële moleculen te ontdekken en gebruiken. Echter, tot voor kort kon dit alleen op individuele genomen worden toegepast. Dit kostte ontzettend veel tijd en stond een snelle uitbreiding van bijvoorbeeld het aantal beschikbare antibiotica in de weg.

Medema: 'Met onze softwareprogramma's kun je data van grote groepen genomen automatisch analyseren. Daardoor is het mogelijk om razendsnel de diversiteit aan biosynthetische routes in duizenden genomen tegelijk in kaart te brengen door ze met behulp van netwerkanalyse te groeperen in families en hun evolutionaire verwantschappen te ontrafelen. Voor het onderzoek naar antibiotica is dit een enorme sprong voorwaarts.'

Meer natuurlijke producten

Dit heeft grote potentie voor het ontdekken van nieuwe medicinale stoffen, omdat met de software een enorme diversiteit van natuurlijke moleculen gevonden en getest kan worden om bijvoorbeeld de beste antibiotica te vinden. In samenwerking met Amerikaanse onderzoekers hebben de WUR-onderzoekers dit succesvol toegepast om een wijdverbreide familie biosynthetische routes naar 'anti-antibiotica' (moleculen die bacteriën beschermen tegen antibiotica) systematisch in kaart te brengen.

Lees de publicatie:

Publicatie in Science

De software kan ook worden ingezet bij onderzoek naar de natuurlijke rol van microbiële moleculen in de natuur. Zo gebruikten de WUR-onderzoekers de software om, samen met collega's van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO), te ontrafelen hoe bacteriën die binnen in de wortels van planten leven de plant beschermen tegen ziektes. Dit werd gedaan door de diversiteit van bacteriële biosynthetische routes binnen in de wortel van de plant in kaart te brengen en te identificeren welke routes de plant actief rekruteert als hij aangevallen wordt door een ziekteverwekkende schimmel. Dit onderzoek is gepubliceerd in Science.

Lees meer over deze publicatie: