Viruskenner in the USA deel 3

Een nieuw wapen tegen TB: verhalen van een student geneeskunde in de VS.

11 juni 2013, Baltimore

Wederom heb ik voor het schrijven van deze blog de lift naar de ‘chill zone’ op de 9e verdieping van mijn appartementencomplex genomen, om semi-nonchalant te kunnen wegzakken terwijl ik over tuberculose schrijf. Zoals de laatste tijd wel vaker voel ik me vandaag alleen wat opgelaten. Enige tijd geleden heeft de lokale begeleider van mijn keuzeonderzoek mij namelijk – uit angst voor fraude – verboden om ook maar iets over de experimenten te documenteren. Aangezien mijn verslag voor het EMC de klassieke indeling van een wetenschappelijk artikel moet hebben – van introductie tot discussie – zit dit verbod mij in de weg, en het kost me soms moeite om vriendelijk te blijven tegen een man die zijn deel van de afspraak niet nakomt. Deze week vindt er weer een ‘goed gesprek’ plaats over de kwestie, hopelijk leidend tot een oplossing.

Maar ik ben hier niet gekomen om een potje te zitten janken. Ik kan zelfmedelijden in anderen ook nauwelijks verdragen, maar ik heb begrepen dat een blog ook wat over jezelf moet gaan, dus vandaar deze start. Om terug te keren naar TB: ik heb weer genoeg nieuws sinds ik vorige week naar de jaarlijkse TB-lab bijeenkomst van Hopkins ben geweest. Daar delen tientallen onderzoekers van alle hoeken van het lab enkele van hun ontdekkingen en lichten vervolgens hun komende projecten toe. Veel van die projecten richten zich op de ontwikkeling van nieuwe of verbeterde antibiotica, waarvan ik nu twee zal bespreken.

Een van de projecten betreft pyrazinamide (PZA), en inderdaad, dat is één van de vier standaard antibiotica die wel al meer dan 50 jaar gebruiken om TB mee te behandelen. Het zal je daarom verbazen dat het helemaal niet zo duidelijk is hoe pyrazinamide werkt. Toen het middel lang geleden werd getest, koos men ervoor om het middel meteen in vivo te testen in plaats van in vitro, wat natuurlijk de logische keus was geweest. Maar het werkte, in dieren bleek het een effectief middel tegen tuberculose. In vitro, aan de andere kant, bleek het echter helemaal nog niet werkzaam. Als ze dus via de gebruikelijke route pyrazinamide hadden ontwikkeld had het nooit bestaan, toch een apart verhaal.

Hoe dan ook, nu we het middel gebruiken probeert men het werkingsmechanisme te achterhalen. Een van de dingen die we al weten is dat PZA een prodrug is; wanneer het in de TB-bacterie (M. tb) diffundeert, wordt het omgezet in de actieve vorm door pyrazinamidase (een enzym). Dat actieve bestanddeel verstoort vervolgens de celmembraan van M. tb en draagt daarmee bij aan celdood. Klinkt effectief, maar het lijkt nog niet het hele verhaal te zijn. Huidig onderzoek suggereert dat PZA ook een rol speelt in het interfereren met acetyl-CoA in de citroenzuurcyclus van M. tb: geen energie, geen celdeling. Dit zou ook verklaren waarom PZA m.n. bacteriostatisch werkt en niet zozeer bactericide; dit wil zeggen dat het niet zozeer bacteriën doodt, maar vooral voorkomt dat ze kunnen delen. In ieder geval, het werkingsmechanisme blijkt complex in elkaar te steken en het zal nog even duren voordat het volledig begrepen wordt (om vervolgens gebruik te maken van die kennis).

Onderzoekers van een ander project bewandelen een heel ander pad bij het vinden van nieuwe anti-TB middelen. Genetisch onderzoek heeft namelijk aangetoond dat het LdtMT2 gen verantwoordelijk is voor de integriteit van de peptidoglycaan laag in de celmembraan van M. tb, door de aanwezigheid van bepaalde crosslinks (3,3-transpeptidasen, zie afbeelding) te reguleren. Die crosslinks geven onder andere stevigheid aan de cel, iets dat erg duidelijk werd wanneer tijdens de experimenten het LdtMT2 gen werd uitgezet: de bacteriën verloren hun staafvorm en de morfologie van de kolonies (wild type (WT) en mutant (MUT), zie afbeelding) veranderde aanzienlijk, zelfs met het blote oog is dit goed zichtbaar. Het interieur van M. tb veranderde ook; het DNA werd gecomprimeerd en er ontstonden vacuoles (een soort blazen). Verder bleek het aantal kolonies (CFU’s, zie afbeelding) bij de mutanten lager, daalde de virulentie en waren de bacteriën tot wel 8 keer gevoeliger voor vancomycine, amoxicilline en augmentin. Kort gezegd: de peptidoglycaan laag lijkt een geschikt nieuw doelwit voor anti-TB therapie, al moet de eventuele rol binnen de bestaande therapieën nog uitgezocht worden.

Eigenlijk heb ik nog veel meer nieuws, maar het is volgens mij nu al een aardige homp informatie. Over een paar weken meld ik me graag opnieuw met meer kennis en verhalen.

Jeroen Peper, vierdejaars geneeskunde aan de Erasmus Universiteit Rotterdam

 

CFU 33-transpeptidase-crosslinks

Wildtype-en-mutant-op-7H11-koolstof-plaat Vers-gemaakte-LB-agar-platen