Schadelijke organismen ontwikkelen steeds meer resistentie tegen antibiotica. We zien dit in de landbouw en in de veterinaire en menselijke geneeskunde. Onderzoekers proberen daarom nieuwe methoden te ontwikkelen. Ze denken dat CRISPR (minder dan 10 jaar geleden ontdekt) een oplossing kan bieden.
Onderzoekers hebben het er niet vaak over, maar resistentie van schadelijke organismen tegen onze medicijnen begint een groot probleem te worden voor de moderne levensstijl. Planten hebben resistentie ontwikkeld tegen de sterkste onkruidbestrijdings-middelen, zoals de amarant die de katoenteelt in de VS bedreigt. Wat betreft de geneeskunde, micro-organismen zijn zeer wendbaar en ontwikkelen snel een verdediging tegen de antibiotica waarmee we hen bombarderen. Veel antibioticakuren zijn zelfs zinloos. Misschien niet heel vreemd, omdat dokters maar moeilijk een behandeling kunnen weigeren aan patiënten die er misschien beter van worden. Maar het gevolg van dit alles is wel de snelle ontwikkeling van resistentie tegen antibiotica.
Resistentie tegen antibiotica ontwikkelt zich snel
De New York Times schreef onlangs over het groeiend aantal bacteriën dat resistent is geworden tegen één of meer van onze antibiotica. Elk jaar sterven er op de wereld ongeveer 700.000 mensen aan infecties door resistente bacteriën; en rond 2050 zouden dit er wel 10 miljoen kunnen zijn, volgens schattingen van de Verenigde Naties. En virussen kunnen zich onzichtbaar maken voor medicijnen door zich te verstoppen in gastheercellen. Een belangrijke oorzaak van resistentie tegen antibiotica is ruwe karakter van de meeste behandelingen. Breedspectrum antibiotica doden de meeste bacteriën die zij op hun weg vinden, ook de goedaardige en de nuttige. Hierdoor gaat de ontwikkeling van resistente bacteriestammen snel. En in de afgelopen twee decennia hebben onderzoekers geen fundamenteel nieuwe soorten antibiotica ontdekt. Lopen we tegen grenzen aan?
Onderzoekers kijken nu naar CRISPR voor nieuwe verdedigingsmiddelen. Oorspronkelijk is CRISPR samen met de verwante Cas enzymen een manier waarop bacteriën zich wapenen tegen virusinfecties. De bacterie bewaart kleine stukjes DNA van het virus in zijn genoom (de CRISPR). Als hij opnieuw wordt aangevallen door dit virus, stuurt hij een moleculaire schaar op hen af (het Cas) dat de aanvaller ontwapent. CRSPR-Cas is daardoor een zeer selectief mechanisme, heel anders dan antibiotica of – op een ander terrein – onkruidbestrijdingsmiddelen als Roundup. Daarom denkt een onderzoeker als David Edgell dat CRISPR de volgende stap is in de strijd tegen bacteriën. Hij is bioloog, verbonden aan de Western University in London, Ontario, en de eerste auteur van een recent artikel in Nature Communications. Deze onderzoekers konden schadelijke Salmonella bacteriën in toom houden met een Cas enzym in gewone E.coli bacteriën. Mooi, maar tot nu toe is dit alleen gelukt op een petrischaaltje. Het duurt misschien nog wel tien tot twintig jaar voordat met Salmonella geïnfecteerde patiënten daadwerkelijk CRISPR-pillen toegediend krijgen.
Ontzie nuttige micro-organismen
Het grote voordeel van therapieën op basis van CRISPR is dat zij alleen de ziekteverwekkers aanvallen. En daarmee de nuttige organismen ontzien. Het uitroeien van de goede bacteriën samen met de slechte kan bijvoorbeeld mensen met een verzwakt immuunsysteem in de problemen brengen.
Een andere onderzoekslijn is dat het CRISPR mechanisme gebruikt wordt om dié genen aan te pakken waardoor micro-organismen resistent tegen antibiotica worden. Eén groep onderzoekers heeft al met succes antibiotica-resistente bacteriën herkend (en gedood) die longontsteking en malaria veroorzaken. Anderen hebben met succes een gen verwijderd dat resistentie tegen antibiotica veroorzaakte uit de bacterie Enterococcus faecalis. E. faecalis komt normaal voor in de gezonde darmflora, maar wanneer de nuttige darmbacteriën worden gedood door antibiotica, kan E. faecalis zich ontwikkelen tot ziekteverwekker. Resistente E. faecalis stammen zijn een groot probleem geworden in ziekenhuizen. Dit mechanisme van het verwijderen van de genen die resistentie tegen antibiotica veroorzaken kan de levensduur van antibiotica verlengen: door het CRISPR mechanisme kunnen we specifiek de resistente stammen aanpakken.
Nog heel veel te doen
Het CRISPR mechanisme kan ook worden gebruikt tegen pathogene virussen. Ongeveer zoals de bacteriën dit mechanisme gebruiken. Onderzoekers hebben een CRISPR-Cas mechanisme ontwikkeld tegen het influenza A virus, het lymfocytaire chorio-meningitis virus en het vesiculaire stomatitis virus. Tamelijk onschuldige virussen tot nu toe, maar ze hopen dat dit ook zou kunnen helpen tegen dodelijker virusinfecties. Vergeleken met de bestaande antivirusmedicijnen heeft CRISPR het voordeel dat het gemakkelijk aangepast kan worden naar behoefte. Als een virus zich ontwikkelt en muteert, kunnen onderzoekers gemakkelijk het systeem veranderen, overeenkomstig de veranderingen in het virus.
Er is nog heel veel te doen: aantonen dat CRISPR therapieën niet alleen werken in het laboratorium, maar ook op mensen. En dat ze betaalbaar zullen zijn. ‘We zijn nog niet klaar voor in de kliniek,’ zei Dr. Rodolphe Barrangou, een microbioloog werkzaam op North Carolina State University, tegen de New York Times. ‘Maar we zijn al een heel eind op weg.’
Interessant? Lees dan ook:
Welkom in het tijdperk van CRISPR
Resistentie tegen antibiotica, hebben mieren de oplossing?
Is het leven maakbaar? Preciezer sleutelen aan het genoom