Nieuwe UCLA onderzoek kan leiden tot een effectief alternatief voor antibiotica voor de behandeling van bacteriële ziekten.
UCLA microbiologen het verslag van de ontdekking van een nieuwe klasse van genetische elementen, vergelijkbaar met retrovirussen, die werkzaam zijn in bacteriën, waardoor ze hun eiwitten te diversifiëren om te binden aan een grote verscheidenheid aan receptoren. Het team ontdekte dit fundamenteel mechanisme in de meest voorkomende levensvormen op Aarde: bacteriofagen, de virussen die bacteriën infecteren.
"Een probleem met antibiotica is dat bacteriën kunnen muteren en resistent worden tegen een bepaald antibioticum, terwijl het antibioticum is statisch en kan veranderen niet", zegt Jeffery F. Miller, hoogleraar en voorzitter van de microbiologie, immunologie en moleculaire genetica aan de UCLA, die in het bezit UCLA's M. Philip Davis leerstoel Microbiologie en Immunologie, en die het onderzoek leidde team. "Bacteriofagen (" fagen ") zijn van de natuur antimicrobiële, en ze zijn ongelooflijk dynamisch. Als de bacterie muteert in een poging om te ontwijken, de bacteriofaag kan zijn specificiteit te veranderen met behulp van het mechanisme dat we ontdekten, de nieuw resistente bacterie te doden."
Het gebruik van bacteriofaag om infecties te behandelen is op zich niet een nieuw idee. "Faagtherapie is geoefend voor bijna honderd jaar in delen van de wereld, en zelfs in de Verenigde Staten in de eerste helft van de 20e eeuw. Maar nu denken we dat we kunnen bacteriofagen engineer fungeren als 'dynamisch' anti-microbiële agenten. Dit zou ons te voorzien van een hernieuwbare bron van slimme antibiotica voor de behandeling van bacteriële ziekten, "zegt Miller, lid van zowel de UCLA's David Geffen School of Medicine en de UCLA College.
"Het is een beetje ironisch dat virussen kunnen worden gebruikt om bacteriële ziekten te genezen", zegt Asher Hodes, een UCLA afgestudeerde student in de microbiologie, immunologie en moleculaire genetica, en een lid van het onderzoeksteam. "Deze aanpak kan effectief zijn, vooral voor ziekten waar de traditionele antibiotica niet goed werken. Er is de mogelijkheid voor de behandeling van bacteriële infecties met behulp van genetisch gemanipuleerde fagen die efficiënt zal overwinnen bacteriële resistentie."
Bacteriofagen zich snel ontwikkelen en een "schat aan fascinerende biologische mechanismen", zei Miller. Zijn onderzoeksteam bestudeerde een bacteriofaag die in staat was om naar de verschillende receptor moleculen te herkennen op het oppervlak van bacteriën. De faag genoom bevat een reeks van genen, geïdentificeerd door het team van Miller, dat dit snel te veranderen routine mogelijk te maken. De onderzoekers ontdekten dat de faag genoom een "kleine genetische 'Cassette' die functies om het deel van het virus dat bindt aan de bacteriële cel diversifiëren bevat. Dat cassettes kan de faag snel evolueert nieuwe varianten die kunnen herkennen bacteriën die resistent zijn geworden tegen naar de vorige faag ", zei Miller.
De microbiologen in eerste instantie ontdekte het mechanisme in een bacteriële virus dat Bordetella bronchiseptica infecteert, de "evolutionaire ouder" van de bacterie die kinkhoest veroorzaakt.
Hoe wijdverspreid is dit mechanisme? Door middel van bio-informatica en de analyse van DNA-sequenties, heeft Miller's team vond bewijs voor tal van andere zaken waarin hetzij bacteriofaag of bacteriën dezelfde strategie te gebruiken voor het richten van mutaties en het versnellen van de evolutie. "We zijn enthousiast om te bepalen hoe wijdverbreid is, hoe meer we kijken, hoe meer we vinden", zei Miller. "En hoe meer we bestuderen, hoe meer ingenieuze het mechanisme lijkt ons."