Medicinale modder

donderdag 25 februari 2016

Door Tim van Oijen


Nee, nee, geen gezichtsmaskertjes of Rasulritueel in de sauna: dit gaat over antibiotica. Sinds in 1928 door Alexander Fleming penicilline werd ontdekt, is er een queeste gaande naar nieuwe natuurlijke chemische verbindingen met een bacteriedodende werking. Koreaanse wetenschappers toonden aan dat een Streptomyces-bacterie uit wadmodder peptiden produceert die meerdere ziekteverwekkende bacteriesoorten de das omdoen.

De toenemende resistentie van bacteriën tegen antibiotica is een grote zorg in de gezondheidszorg. Resistente bacteriën, zoals de MRSA-bacterie, kunnen grote gezondheidsrisico’s veroorzaken. Daarom wordt voortdurend gezocht naar nieuwe bestanddelen om deze bacteriën mee te bestrijden. Met name in extreme milieuomstandigheden zouden bacteriën kunnen worden aangetroffen die antibiotica maken die nog niet eerder zijn gebruikt en waartegen ziekteverwekkende bacteriën niet bestand zijn. Bij extreem moet men niet alleen denken aan zoutmeren, Arctische zeeën en heetwaterbronnen op de oceaanbodem, maar ook aan getijdegebieden. Vanuit biologisch oogpunt gezien zijn deze namelijk, met hun constant wisselende omstandigheden, behoorlijk uitdagend.


Waarom zouden wadbacteriën antibiotica maken? Het zijn met name bacteriën in de biofilm op de wadplaten die veel intra- en interspecifiek ruziën. Ze maken secundaire metabolieten - stofwisselingsproducten die geen directe rol in de groei, ontwikkeling en voorplanting van organismen hebben - om andere organismen te doden en zo de competitie om voedingsstoffen te winnen. Wetenschappers hebben inmiddels al in landen verspreid over de hele wereld op zand- en wadplaten naar nieuwe antibiotica gezocht, waaronder in Duitsland, Brazilië, de Verenigde Staten, Taiwan en Zuid-Korea. Koreaanse wetenschappers bemonsterden langs hun kust het getijdegebied van Mohang en wisten met enig treiterwerk een bacterie tot de productie van nieuwe antibiotica te dwingen.


Peptiden

De wetenschappers troffen in een van hun moddermonsters een actinomyceet - een bacterie met schimmelkenmerken - van het genus Streptomyces sp. aan. Streptomyces-soorten zijn al een belangrijke leverancier van antibiotica en dus onderwierpen ze deze aan een nader onderzoek. De truc die de onderzoekers toepasten, was het analyseren van de productie van stoffen bij allerlei verschillende kweekomstandigheden. Uit de genetische make-up van bacteriën blijkt namelijk dat ze onnoemelijk veel verschillende synthesepaden hebben waarvan er maar een klein deel in de heersende milieuomstandigheden tot uiting komt. Als je ze dus flink ‘pest’, met bijvoorbeeld andere zoutgehaltes, concentraties aan voedingsstoffen of temperaturen, dan kunnen ze wel eens heel andere dingen gaan doen. Verder kozen de vorsers voor langere incubatietijden dan te doen gebruikelijk. Het resultaat mocht er wezen. Bij de chemische analyses verschenen interessante pieken op het scherm die later konden worden geïdentificeerd als de depsipeptiden hormaomycine B en C. Beide stoffen bleken een negatief effect te hebben op diverse pathogene bacteriesoorten. Een interessant detail is dat hormaomycines al rond 1990 zijn beschreven, maar dat er sindsdien geen nieuwe meer in de natuur zijn ontdekt. Tot nu dus.


Alzheimer

In 1966 werd het eerste antibioticum uit mariene bacteriën geïsoleerd en sindsdien zijn er honderden nieuwe verbindingen uit het mariene milieu beschreven. Sommige stofjes bleken farmaceutisch gezien zeer interessant: als ontstekingsremmers, als mogelijk geneesmiddel tegen de ziekte van Alzheimer, en als antibioticum. Ligt er nu binnenkort in ziekenhuizen een compleet nieuw arsenaal aan wadmodder-antibiotica in de schappen? Dat kan nog even duren, want de weg naar een geregistreerd middel is lang.


Bronnen

Bae, M., B. Chung, K.-B. Oh, J. Shin en D.-C. Oh (2015). Hormaomycins B and C: New Antibiotic Cyclic Depsipeptides from a Marine Mudflat-Derived Streptomyces sp. Marine Drugs 13, p.5187-5200. DOI: 10.3390/md13085187.

Tambadou, F., I. Lanneluc, S. Sablé, G.L. Klein, I. Doghri, V. Sopéna, S. Didelot, C. Barthélémy, V. Thiéry en R. Chevrot (2014). Novel nonribosomal peptide synthetase (NRPS) genes sequenced from intertidal mudflat bacteria. FEMS Microbiol. Lett. 357, p.123-130. DOI: 10.1111/1574-6968.12532.

Kim, H., I. Yang, R.S. Patil, S. Kang, J. Lee, H. Choi, M.-S. Kim, S.-J. Nam en H. Kang (2014). Anithiactins A−C, Modified 2?Phenylthiazoles from a Mudflat-Derived Streptomyces sp.. Journal of Natural Products, DOI: 10.1021/np500558b.

Porsani, M.V., R.F. Amatuzzi, B.H. Oliveira, L.C. Baratto, C.A. Dalitz, A. Bozza, P.R. Marangoni, P.R. Dalzoto, H.E. Kolm en I.C. Pimentel (2013). Antimicrobial potential of fungi and actinobacteria isolated from sandy sediments of intertidal regions. International Journal of Pharmaceutical Chemical and Biological Sciences 3 (3), p.899-913.

Brinkhoff, T., G. Bach, T. Heidorn, L. Liang, A. Schlingloff en M. Simon (2004). Antibiotic production by a Roseobacter clade-affiliated species from the German Wadden Sea and its antagonistic effects on indigenous isolates. Applied and Environmental Microbiology 70 (4), p.2560-2565.

Grossart, H.-P., A. Schlingloff, M. Bernhard, M. Simon en T. Brinkhoff (2004). Antagonistic activity of bacteria isolated from organic aggregates of the German Wadden Sea. FEMS Microbiology Ecology 47, p.387-396.



Artikel WadWeten

Het wekelijkse artikel WadWeten verschijnt in de digitale nieuwsbrief en op de websites van de Waddenvereniging en Waddenacademie. In deze serie artikelen wordt het waddengebied beschreven vanuit verschillende onderzoeksdisciplines, zoals de biologie, de geologie en de cultuurhistorie. Een wetenschappelijke benadering in heldere taal. De berichten worden beurtelings geschreven door wetenschappers van Ecomare, de Waddenacademie en de Waddenvereniging.

In 2010 werden een aantal WadWeten artikelen gebundeld in het boekje Waddenwijsheid (ISBN 9789087410230). Begin 2015 kwam er een vervolg: Meer Waddenwijsheid. Het rijk geïllustreerde boek geeft antwoorden op vragen als: welke beestjes krioelen er in het zand, welke wadvogels werden gegeten in de terpentijd, hoe oud wordt een zwaardschede, welke stormen zijn gevaarlijk voor de Wadden. Dit prachtige boek boordevol Waddenkennis is verkrijgbaar bij de boekhandel voor € 12,90 (ISBN 9789087410322).

Ecomare Waddenacademie Waddenvereniging