Mogelijk minder infecties door bacterie na te apen
13 januari 2009
Gezamenlijk bericht van NWO Chemische Wetenschappen en Technische
Universiteit Eindhoven
Een groep Nederlandse en Spaanse onderzoekers heeft mogelijk een
nieuwe effectieve manier gevonden om bacteriële infecties te
bestrijden. Door de celwand van een bacterie na te apen, kan worden
voorkomen dat deze zich deelt en verder verspreidt. Dat constateert de
groep onder leiding van NWO-onderzoeker dr. Maarten Merkx van de
Technische Universiteit Eindhoven naar aanleiding van recent
onderzoek.
De onderzoekers bootsten de werking van de streptococcus
pneumoniae-bacterie deels na, om die vervolgens tégen de bacterie te
gebruiken. De onderzoekers uit Eindhoven, Elche en Madrid publiceren
hierover op 19 januari 2009 in het gerenommeerde tijdschrift
Angewandte Chemie.
Streptococcus pneumoniae is een belangrijke bacterie die onder meer
verantwoordelijk is voor de ziektes longontsteking en
hersenvliesontsteking. Door toenemende resistentie tegen antibiotica
is het belangrijk nieuwe strategieën te ontwikkelen om de groei van
dergelijke bacteriën te remmen. Wanneer de bacterie zich deelt,
scheidt deze bepaalde enzymen uit die sterk hechten aan de celwand. De
Nederlandse en Spaanse onderzoekers onder leiding van Maarten Merkx en
Jesús M. Sanz maakten polymeren met een sterk vertakte vorm
(dendrimeren) die de, voor binding van deze enzymen, essentiële
eigenschappen van de celwand nabootsen. De enzymen bleken sterk te
hechten aan de kunstmatige polymeren en daardoor veel minder aan de
echte celwand, wat de deling van de streptococcus pneumoniae sterk
afremt.
Tegenwerken van enzymen die bacterie laten delen
Om zichzelf te delen en om toxines af te geven, breekt de
streptococcus pneumoniae-bacterie een deel van zijn celwand af met
behulp van specifieke enzymen (hydrolases). Deze enzymen blijken een
speciaal eiwitdomein te hebben waarmee ze op unieke wijze de celwand
van de bacterie herkennen. Op de celwand van de bacterie bevindt zich
namelijk een grote hoeveelheid choline-groepen (quaternaire
ammoniumverbindingen). De hydrolases blijken altijd een serie
cholinebindende plaatsen te bevatten, waarmee elk enzym aan meerdere
van deze choline-groepen tegelijk kan binden. Deze strategie - het
combineren van meerdere zwakke interacties tot een sterke, specifieke
binding - komt in de natuur vaak voor, onder andere in de interacties
tussen cellen en in het afweersysteem.
In het artikel in Angewandte Chemie wordt aangetoond dat dergelijke
multivalente interacties efficiënt verstoord kunnen worden door
choline-dendrimeren te maken die een grote dichtheid van
choline-groepen hebben. Deze kunnen daardoor zeer sterk binden aan de
cholinebindende eiwitdomeinen in de enzymen. Door zo een eigenschap
van de bacteriële celwand te kopiëren, remmen de choline-dendrimeren
de werking van de hydrolases.
Kleine hoeveelheid choline-dendrimeren voldoende
Dendrimeren zijn een klasse polymeren die een vertakte, boomachtige
(dendron= boom), zeer goed gedefinieerde structuur hebben en die al
lange tijd in Eindhoven worden bestudeerd. Dergelijke polymeren worden
in generaties opgebouwd, waarbij elke generatie het aantal eindgroepen
verdubbeld. De eerste generatie dendrimeer bevat 4 choline-groepen, de
tweede 8 et cetera. De choline-dendrimeren met 8 of meer
choline-groepen bleken veel sterker aan de choline-bindende enzymen te
binden dan choline zelf. Kleine hoeveelheden van dergelijke
choline-dendrimeren waren al voldoende om de werking van deze enzymen
te remmen, en specifiek de deling van de celwand te verhinderen.
Veelbelovend
Uit nader, meer klinisch gericht onderzoek moet straks blijken of deze
choline-dendrimeren ook daadwerkelijk geschikt zijn bij de bestrijding
van bacteriële infecties. Het belangrijkste van dit onderzoek is
echter dat het laat zien dat het nabootsen van de bacteriële celwand
in de vorm van een multivalent molecuul een veelbelovende manier is om
heel specifiek in te grijpen in essentiële bacteriële processen.
Dr. Merkx ontving voor dit onderzoek in 2006 een Vidi-beurs à EUR
600.000,- van NWO Chemische Wetenschappen. Vidi is, naast Veni en
Vici, een onderdeel van de Vernieuwingsimpuls waarmee NWO een impuls
wil geven aan vernieuwend onderzoek door talentvolle, creatieve
onderzoekers. Het hier beschreven onderzoek werd uitgevoerd aan de
Technische Universiteit Eindhoven in nauwe samenwerking met de twee
Spaanse groepen in Elche en Madrid.
Publicatie Angewandte Chemie
Multivalent Choline Dendrimers as Potent Inhibitors of Pneumococcal
Cell Wall Hydrolysis. Víctor M. Hernández-Rocamora, Beatriz Maestro,
Bas de Waal, María Morales, Pedro García, E. W. Meijer, Maarten Merkx,
Jesús M. Sanz.
..............................
Nadere informatie bij:
* dr. Maarten Merkx (Technische Universiteit Eindhoven, faculteit
Biomedische Technologie)
* t.: +31 (0) 40 247 47 28, webpage http://user.chem.tue.nl/mmerkx/
* Jim Heirbaut, voorlichter TU/e
* t.: +31 (0) 40 247 21 10, j.heirbaut@tue.nl
* Jennifer Schuytvlot, voorlichter NWO
* t.: +31 (0) 70 344 05 35, schuytvlot@nwo.nl
Verschijnt in: Angewandte Chemie, issue 5, 19 januari 2009 (Duitse
editie pp. 966 - 969;
internationale editie pp. 948 - 951)
Een `early view' staat op
http://www3.interscience.wiley.com/journal/26737/home
laatst gewijzigd op 13 januari 2009
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek