bacterie

Bacteriën kunnen omgevingen met dodelijke hoeveelheden antibiotica koloniseren. Maar om dit te doen moeten ze samenwerken. Dit blijkt uit onderzoek van wetenschappers van de TU Delft.

Wanneer een bacterie alleen op oorlogspad gaat, heeft hij geen schijn van kans. Samenwerking is de sleutel tot succes. In het wetenschappelijke vakblad The ISME Journal leggen de onderzoekers uit hoe bacteriën dit doen. Het is een belangrijk onderzoek, want er ontstaat meer inzicht in waarom bepaalde antibiotica falen en hoe de werking ervan verbeterd kan worden.

Spelen met bacteriën
Bij de TU Delft spelen wetenschappers vaker met bacteriën. Vorige maand slaagden Cees Dekker en zijn collega’s er in om eencellige darmbacteriën te laten groeien tot nieuwe vormen. Zo vormden de bacteriën de woorden TU DELFT en TURING.
turing

Onderzoekers Felix Hol, Bert Hubert, Cees Dekker en Juan Keymer maakten twee kamertjes van ongeveer acht millimeter lang. Deze twee kamers waren met elkaar verbonden via een dun kanaal. “De ene kamer is een paradijs voor bacteriën, met een constante stroom voeding, waar ze zich zeer snel vermeerderen”, legt biofysicus Felix Hol uit. “De andere kamer kan je zien als een spreekwoordelijke hel: de kamer bevat naast voedsel een zeer hoge dosis van het antibioticum kanamycin, dodelijk voor deze bacteriën. Je zou intuïtief verwachten dat de bacteriën daar wel weg zouden blijven, maar dat blijkt niet zo. Ons onderzoek laat zien dat de bacteriën gezamenlijk proberen de dodelijke kamer te koloniseren. Dat lukt alleen als de ‘invasie’ door een bacteriegroep met een hoge dichtheid gebeurt.”

In de onderstaande video is te zien dat in de eerste vijf seconden kleine groepen bacteriën proberen het antibioticum compartiment binnen te dringen, maar dit mislukt. “Dit zijn groepen van slechts enkele tientallen tot honderden bacteriën”, zegt Hol. Pas wanneer er genoeg strijders zijn – na tien seconden – overleven de bacteriën in de tweede kamer. De lengte van de video is vijftien seconden, maar in werkelijkheid duurde de totale invasie acht uur. De video toont een succesvolle invasie, al lukt dit niet altijd. Hol: “Bij vier van de tien experimenten slaagden de bacteriën er in het compartiment met antibiotica te koloniseren, bij twee niet. Bij vier was er wel een geslaagde invasie, maar overleefde de populatie niet.”

Opvallend is dat bacteriën niet resistent werden. “Als ik de bacteriën na afloop onderzocht, bleken ze, met uitzondering van één experiment, niet resistent tegen het antibioticum te zijn geworden”, zegt Hol. “Ze weten dus samen een effectieve verdediging te creëren, door zich op een of andere manier collectief aan te passen.” Het is belangrijk om te weten hoe bacteriën resistent worden tegen medicijnen. De toename van antibioticagebruik zorgt ervoor dat steeds meer bacteriën resistent zijn voor antibiotica. Wetenschappers verwachten dat in 2050 wereldwijd tien miljoen extra mensen per jaar sterven aan antimicrobiële resistentie. Dat zijn er meer dan er aan kanker overlijden.

Maar dat niet alleen. Na de inname van een medicijn kan de hoeveelheid antibiotica in het lichaam van plek tot plek verschillen. “Het onderzoek laat zien hoe bacteriën omgaan met zulke gradiënten. Uiteindelijk kan dat helpen om beter te begrijpen waarom bepaalde medicijnen wel of niet goed werken, en waarom sommige bacteriële infecties moeizaam genezen,” legt professor Cees Dekker uit. Dit betekent dat er in de toekomst mogelijk betere medicijnen op de markt komen.