Ontmanteling van bacterieel harnas: een nieuwe manier om antrax te bestrijden

Een dodelijke ziekte

Antrax of miltvuur is dodelijk en moeilijk te bestrijden. De ziekte wordt veroorzaakt door de bacterie Bacillus anthracis. Ooit was antrax één van de hoofdoorzaken van sterfte in mensen en vee. Vandaag is dat gelukkig minder dankzij een betere hygiëne en het vaccineren van vee. Het blijft wel een dreiging voor wilde dieren en ongevaccineerd vee. In mensen kan het voorkomen als huidinfectie na contact met besmette dierlijke producten, of – zeldzamer – als dodelijke inwendige infectie na het inslikken of inademen van de bacterie.  

De sterkte van de bacterie en dodelijkheid van antrax na inademing heeft er jammer genoeg toe geleid dat het ook als biologisch wapen kan ingezet worden. Hoewel de ontwikkeling en het gebruik van antrax als wapen verboden is door de internationale gemeenschap, bestaat de vrees dat de regels gebroken kunnen worden. Omdat behandelingsmethoden beperkt en vaak niet effectief zijn, blijft antrax een potentiële dreiging.

Wapen-ontwijkend harnas

Als deel van de strategie die de antraxbacterie gebruikt om het immuunsysteem te ontwijken, bezit het een ingewikkeld, beweeglijk harnas. Een niet goed begrepen onderdeel van dit harnas is de zogenoemde Sap S-laag, een laag eiwitten die de bacterie omhult en beschermt. In hun nieuwe studie hebben de onderzoekers met succes Nanobodies® ingezet om de structuur van het harnas te bestuderen én de vorming ervan te controleren. Deze Nanobodies verhinderden niet alleen de vorming van het harnas, maar konden ook een reeds bestaand harnas afbreken. Dit resulteerde in een tragere groei en een sterk beschadigd cel-oppervlak van de bacteriën.

Dr. Antonella Fioravanti (VIB-VUB), deelt haar enthousiasme: “Ik was ontzettend blij. Ik had deze Nanobodies gemaakt as gereedschap om de S-laag te bestuderen, maar dat ze ook de bacteriële groei zouden remmen was een onverwachte bonus.”

De effecten waren zodanig groot dat de Nanobodies getest werden in muizen geïnfecteerd met B. anthracis. Mohamed Lamkanfi (voordien VIB-UGent Centrum voor Inflammatieonderzoek, nu bij Janssen Pharmaceutica en de Universiteit Gent), die de infectiestudies leidde, zegt: “We waren al manieren aan het bestuderen om de dodelijkheid van antrax te stoppen, maar hadden nooit zulke grote effecten gezien als deze van de Nanobodies.” Filip Van Hauwermeiren, die de infectiestudies uitvoerde, beaamt: “De resultaten waren verbluffend. Alle behandelde muizen herstelden van een dodelijke antraxinfectie in enkele dagen.”

Nieuwe doelen in een oude strijd

Deze bevindingen zijn een stap voorwaarts in een queeste die reeds in de negentiende eeuw begon. In 1876 beschreef Robert Koch dat levende bacteriën de bron zijn van vele overdraagbare ziekten, een ontdekking die hij maakte door zijn studies op Bacillus anthracis. In een befaamd experiment in 1881 toonde Louis Pasteur aan het brede publiek dat geïnactiveerde B. anthracis schapen beschermde tegen antrax. Maar nog steeds is een veilig antraxvaccin niet beschikbaar en de behandeling van acute infecties in niet-gevaccineerde personen is problematisch: de behandeling duurt lang en de antibiotica zijn niet erg succesvol. Nieuwe medicatie op basis van de Nanobodies uit deze studie kunnen deze kloof mogelijk dichten. Meer zelfs, de S-laag als doelwit gebruiken voor Nanobodies kan nuttig zijn in de strijd tegen andere bacteriën met een gelijkaardig harnas. Het team is bijvoorbeeld aan het testen of dergelijke Nanobodies gebruikt kunnen worden tegen Clostridium difficile, een bacterie die levensbedreigende darmontstekingen kan veroorzaken.

Tot slot heeft het succes van deze studie onderzoekers gemotiveerd om andere doelwitten te zoeken op het oppervlak van bacteriën. Prof. Han Remaut legt uit: “Eiwitten aan het oppervlak van bacteriën zijn interessante doelwitten in de zoektocht naar nieuwe antibiotica omdat ze direct toegankelijk zijn voor medicatie. Dit betekent dat we ons minder zorgen hoeven te maken over een aantal mechanismen die bacteriën gebruiken om resistent te worden door antibiotica buiten de cel te houden.”