CRISPR vervanger antibiotica

In de toekomst komt er mogelijk een methode die lastige ziekteverwekkers die resistent zijn tegen antibiotica aan kan pakken. Dat kan door die ziekteverwekkers met behulp van een soort ‘paard van Troje’ om de tuin te leiden, zodat ze zichzelf doden, aangestuurd door CRISPR's. Onderzoeker Jan Peter van Pijkeren is daar op de universiteit van Wisconsin-Madison (VS) mee bezig.

Er zijn een aantal ziekteverwekkers die bij mensen en dieren geregeld tot problemen leiden. Een van die ziekteverwekkers is bijvoorbeeld Clostridium difficile. Deze bacterie is een risico voor mensen met een verzwakt afweersysteem, zoals mensen in ziekenhuizen en verpleeghuizen. Deze bacterie geeft vooral problemen bij mensen die vanwege een andere infectie worden behandeld met antibiotica. In de Verenigde Staten staat de bacterie bovenaan de lijst met lastige ziekteverwekkers. De ziekteverwekker zorgt daar voor een half miljoen ziektegevallen en 15.000 sterfgevallen per jaar. Dat hoge aantal sterfgevallen komt omdat deze ziekteverwekker, nadat hij is bestreden in 30 procent van de gevallen toch weer terugkomt. De patiënt kom hierdoor in een negatieve spiraal waardoor er vrij veel sterfgevallen zijn

Clostridium difficile kan overgaan van dier op mens. Dat is overigens het geval bij direct contact, overdracht via voedsel is vrijwel niet bekend. Dat geldt wel voor een ander type de Clostridium perfringens en bijvoorbeeld Salmonella en Escherichia coli.

Het gebruik van antibiotica staat volgens Van Pijkeren momenteel om meerdere redenen onder druk. Ten eerste omdat overmatig gebruik van antibiotica bij mens en dier selecteert voor organismen die resistent zijn. Daarnaast zorgt het gebruik van antibiotica voor een ‘wipe out’ in de darmen. De antibiotica pakken niet alleen de ziekteverwekker aan, maar ook heel veel goedaardige bacteriën, onderdeel van de microbiota in de darm.  Omdat het de laatste tien jaar steeds duidelijker wordt dat de microbiota een belangrijke rol speelt in de afweer, komt er vraag naar methodes die veel selectiever werken.

Om Clostridium difficile, en andere ziekteverwekkers, aan te pakken is er nu een nieuwe methode bedacht. Die methode is gebaseerd op het afweersysteem dat bacteriën (en ook ziekteverwekkers) zelf in huis hebben. Bacteriën worden namelijk zelf ook aangevallen door zogeheten bacteriofagen. Dat zijn virussen die bacteriën kunnen doden. Na zo’n aanval ‘bewaart’ de bacterie een deel van het genetisch materiaal (die delen heten CRISPRs) van de bacteriofaag. Bij een volgende aanval vormt het CRISPR een complex met het bacteriofaag DNA wat het signaal is voor het bacteriële afweersysteem om de bacteriofaag te vernietigen.

Nu probeert Van Pijkeren om met hulp van bacteriofagen de ziekteverwekkende bacteriën om de tuin te leiden. Hij past de bacteriofagen aan via gene-editing. De boodschap die de bacteriofaag dan meedraagt is een CRISPR die specifiek is voor de ziekteverwekker en ervoor zorgt ervoor dat de ziekteverwekker zijn eigen DNA aanpak. Daarmee doodt de ziekteverwekker zichzelf.

Met alleen de techniek van bacteriofagen en via gene-editing aangepaste CRISPRs kom je er nog niet. Nadeel van bacteriofagen is dat ze vaak niet bestand zijn tegen maagzuren en galzouten. Daarom moeten ze eerst nog worden verpakt in onschadelijke bacteriën, het paard van Troje. Eenmaal in de darmen breekt de onschuldige bacterie (probiotica) open en komen de bacteriofagen vrij op de plaats waar de ziekteverwekkende Clostridium bacteriën aanwezig zijn.

Het grote voordeel van deze aanpak is dat de bacteriofagen heel specifiek zijn voor één bepaald type bacterie. Ze pakken dus maar één ziekteverwekker aan en laten de andere goedaardige bacteriën in de darmen in tact. Dat zorgt voor minder bijwerkingen. Door de combinatie van technieken: het gebruik van de CRISPR en de aanpassing via gene-editing is  bovendien de kans op het ontstaan van resistentie is een stuk kleiner dan bij de inzet van antibiotica. Als deze aanpak bij Clostridium difficile werkt, kan die ook worden ingezet tegen andere ziekteverwekkers als E. Coli of Campylobacter.

Voordat de nieuwe methode praktijkrijp is, zullen er volgens Van Pijkeren nog heel wat jaren van onderzoek en ontwikkeling nodig zijn. “En ook tegen de CRISPR-methode kunnen ziekteverwekkers uiteindelijk wel resistent worden.  Daarom is het van belang om combinatiestrategieën te gebruiken. Naast de bacteriofagen en gene-editing van de CRISPR, is er mogelijk nog een derde weg nodig. Liefst zonder antibiotica, maar misschien moet je toch ook nog gericht antibiotica toedienen. Het blijft dus zaak om de inzet van antibiotica de komende jaren zoveel als mogelijk te beperken.”

Website universiteit Wisconsin Madison.