Naarmate shigellose-veroorzakende microben evolueren om aan een faag te ontsnappen, kunnen de bacteriën minder dodelijk worden
Wanneer bacteriën evolueren om resistent te worden tegen bacteriedodende virussen die bekend staan als bacteriofagen (geïllustreerd door een bacterie aan te vallen), loopt het niet altijd goed af voor de bacteriën.
Wanneer sommige bacteriën erin slagen te ontsnappen aan de dood door een virus, raken de microben zichzelf verlamd. En dat kan nuttig zijn in de strijd tegen infecties.
de bacterie Shigella flexneri – een oorzaak van de infectieziekte shigellose – kan zich verspreiden in cellen die de darm bekleden door zichzelf door de barrières van de cellen voort te stuwen. Dat veroorzaakt weefselbeschadiging die kan leiden tot symptomen zoals bloederige diarree. Maar wanneer S. flexneri in laboratoriumschalen die zijn geëvolueerd om een type bacteriedodend virus te ontwijken, konden de bacteriën dat niet verspreid cel naar cel niet meer, waardoor het minder virulent wordt, rapporteren onderzoekers op 17 november in Toegepaste en milieumicrobiologie.
Het onderzoek is een hoopgevend teken voor wat bekend staat als faagtherapie (SN: 20-11-02). Nu antibioticaresistente microben in opkomst zijn, zien sommige onderzoekers virussen die alleen bacteriën infecteren en doden, bekend als bacteriofagen of gewoon fagen, als een mogelijke optie om antibioticaresistente infecties te behandelen (SN: 13-11-19). Bij faagtherapie krijgen geïnfecteerde mensen doses van een bepaalde faag toegediend, die de problematische bacteriën doden. Het probleem is echter dat die bacteriën na verloop van tijd kunnen evolueren om ook resistent te worden tegen de faag.
“We verwachten in zekere zin dat faagtherapie zal mislukken”, zegt Paul Turner, een evolutionair bioloog en viroloog aan de Yale University. “Bacteriën zijn erg goed in het ontwikkelen van resistentie tegen fagen.”
Maar dat betekent niet dat de bacteriën er ongeschonden uit komen. Sommige fagen vallen bacteriën aan en dringen ze binnen door zich vast te hechten aan bacteriële eiwitten die cruciaal zijn voor de functie van een microbe. Als faagtherapiebehandelingen afhankelijk waren van een dergelijk virus, zou dat de bacteriën ertoe kunnen aanzetten om op zo’n manier te evolueren dat ze niet alleen helpen om aan het virus te ontsnappen, maar ook hun vermogens aantasten en ze minder dodelijk maken. Mensen die besmet zijn met deze veranderde bacteriën kunnen minder ernstige symptomen hebben of helemaal geen symptomen vertonen.
Eerdere studies met de bacteriën Pseudomonas aeruginosahebben bijvoorbeeld ontdekt dat fagen en bacteriën evolutionaire gevechten kunnen aangaan die: ervoor zorgen dat de bacteriën gevoeliger worden voor antibiotica. De nieuwe studie suggereert dat onderzoekers de wapenwedloop tussen S. flexneri en de nieuw geïdentificeerde faag, die A1-1 werd genoemd nadat hij in Mexicaans afvalwater was gevonden, om shigellose te behandelen.
S. flexneri in vervuild water is een enorm probleem in delen van de wereld waar schoon water niet altijd beschikbaar is, zoals Afrika bezuiden de Sahara en Zuid-Azië, zegt Kaitlyn Kortright, een microbioloog ook aan de Yale University. Elk jaar sterven ongeveer 1,3 miljoen mensen aan shigellose, die wordt veroorzaakt door vier Shigella soorten. Meer dan de helft van die sterfgevallen vindt plaats bij kinderen jonger dan 5 jaar. Bovendien kunnen antibiotica voor de behandeling van shigellose op die plaatsen duur en moeilijk toegankelijk zijn. En S. flexneri wordt resistent tegen veel antibiotica. Faagtherapie zou een goedkopere, meer toegankelijke optie kunnen zijn om de infectie te behandelen.
De klap voor S. flexneriDe cellulaire verspreiding komt omdat om cellen binnen te gaan, A1-1 zich richt op een eiwit genaamd OmpA, dat cruciaal is voor de bacteriën om de celmembranen van de gastheer te scheuren. De onderzoekers vonden twee soorten mutaties die ervoor zorgden dat S. flexneri bestand tegen A1-1. Sommige bacteriën hadden mutaties in het gen dat OmpA produceert, waardoor het vermogen van het eiwit om de microben te helpen zich van cel tot cel te verspreiden, werd beschadigd. Anderen hadden veranderingen in een structurele component van bacteriële cellen, lipopolysaccharide genaamd.
De mutaties in lipopolysacharide waren verrassend, zegt Kortright, omdat de relatie tussen die structurele component en OmpA niet helemaal is uitgewerkt. Een mogelijkheid is dat die mutaties de structuur van OmpA zodanig vervormen dat de faag het niet langer herkent en geen bacteriële cellen kan binnendringen.
Een slepende vraag is of S. flexneri evolueert op dezelfde manier buiten een laboratoriumschaal, zegt Saima Aslam, een arts voor infectieziekten aan de Universiteit van Californië, San Diego, die niet bij het werk betrokken was. Toch laten de bevindingen zien dat het “niet altijd slecht is” als bacteriën faagresistent worden, zegt ze.
