kennis

Waarom wetenschappers darmbacteriën willen veranderen

Door Hidde Boersma - 16 juli 2015

Wetenschappers proberen darmbacteriën zo te veranderen dat ze in het lichaam ziektes opsporen en aanpakken.

Al die bacteriën die onze darmen bevolken, kunnen we die niet nog wat aanpassen zodat ze ons nog beter tot nut zijn? Dat moet een team wetenschappers van het prestigieuze Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de Verenigde staten hebben gedacht.

Zij publiceerden deze maand een artikel waarin ze beschrijven hoe ze een bekende darmbewoner zo ombouwden dat hij microjournalist en microdokter in een werd.

De Amerikanen rustten de bacterie uit met sensoren, een geheugen en zelfs een medicijnenkit, zodat het organisme kan detecteren en rapporteren wat er in de darmen allemaal gebeurt en er zelfs op kan inspringen door medicijnen uit te scheiden. Gebruik in de praktijk is nog ver weg, dit is labwerk, maar de basisprincipes zijn gelegd.

Darmen

Bacteriën worden al decennialang ingezet en aangepast om voor ons nuttige taken uit te voeren. Veel medicijnen en vitamines bijvoorbeeld worden geproduceerd in tanks vol met genetisch gemodificeerde organismen. Maar gebruik van aangepaste bacteriën in onze darmen is andere koek. Daar zijn de omstandigheden een stuk minder makkelijk onder controle te houden en is er bovendien moordende concurrentie van andere bacteriën.

De organismen die wetenschappers gebruiken, zijn dus doorgaans niet geschikt om in te zetten in de mens. E. coli bijvoorbeeld, en de bekende zuivelbacterie Lactobacillus, zijn makkelijk om mee te werken, maar maken helaas geen schijn van kans: ze zijn niet in staat om zich permanent te vestigen in de darm en kunnen daar dus ook geen langetermijnactiviteiten ontplooien.

De Amerikanen zochten voor hun project daarom hun heil bij een bacterie met de onmogelijke naam Bacteroides thetaiotaomicron, B-theta voor intimi. In een gemiddelde westerse darm bezet deze soort tot wel de helft van alle ruimte. Er is alleen één groot nadeel: de bacterie houdt zich in onze darmen verscholen in diepgelegen krochten, omdat zij een hekel heeft aan zuurstof en er zelfs aan overlijdt.

De onderzoekers moesten de bacterie dus in zuurstofloze omstandigheden kweken en bewerken. Bovendien was de bacterie zo nieuw om mee te werken, dat veel in het lab gebruikte moleculaire technieken moesten worden aangepast. Maar toen dat eenmaal was gelukt, kon het echte verbouwen beginnen.

Een van de eerste dingen die ze inbouwden, was een zogenoemd genetisch geheugen. Daarmee kan de bacterie onthouden wat zich in de darm afspeelt, om het vervolgens buiten het lichaam te rapporteren, bijvoorbeeld in de ontlasting.

Medicijnkit

Het geheugen bestaat uit een genetische schakelaar die een eiwit activeert, dat op zijn beurt een stukje DNA knipt, omdraait en terugplakt. De omdraaiing fungeert als herinnering van de gebeur­tenis. Zo’n schakelaar kan zo worden afgesteld dat hij alleen ­reageert als een bepaalde stof, ­bijvoorbeeld een ontstekings­molecuul, aanwezig is. Bloedingen of infecties kunnen op die manier vroegtijdig worden opgespoord.

Het uiteindelijke doel is om de bacteriën ook nog met een gevulde medicijnenkit uit te rusten, zodat B-theta niet alleen de diag­nose kan stellen, maar ook tot actie kan overgaan. Zij is dan bijvoorbeeld in staat om een salmonellabacterie te detecteren, om vervolgens met een andere schakelaar direct ten aanval te gaan door dodelijke antibiotica te produceren.

De onderzoekers fantaseren verder over reddingswerkers die naar choleragebieden worden uitgezonden, B-theta krijgen voorgeschreven die de cholerabacterie herkent en te lijf kan gaan. Zelfs toeristen die naar een land gaan waar reizigersdiarree op de loer ligt, zouden baat kunnen hebben bij zo’n designbacterie. Omdat B-theta in staat is om jarenlang stand te houden, kan zo’n bescherming langdurig werken.

Elsevier nummer 30, 25 juli 2015

Ingelogde abonnees van Elsevier Weekblad kunnen reageren.