KIJK nomineert onderzoek naar nieuwe antibiotica voor beste tech-idee 2021

“Ik zie de nominatie als een grote steun in de rug in de zoektocht naar nieuwe antibiotica”, zegt Marnix Medema, universitair docent Bioinformatica bij Wageningen University & Research (WUR). En die doorbraak is hard nodig, want steeds meer bacteriesoorten raken resistent tegen de bekende antibiotica. Nieuwe antibiotica zijn daarom nodig, maar de klassieke zoekmethode – gebaseerd op kweekjes van bacteriën of schimmels die mogelijk antibiotica maken - levert amper nog nieuwe antibiotica op en is erg tijdrovend. Bovendien maken in deze kweekjes bacteriën niet alle antibiotica aan die ze genetisch in huis hebben. Slimme software waarbij in één keer alle genen van bacteriën worden doorzocht op hun potentie als antibioticum, biedt nu een uitkomst.

Medema werkt in zijn onderzoek samen met de Universiteit Leiden. Hoogleraar Moleculaire Biotechnologie Gilles van Wezel van het Instituut Biologie Leiden (IBL), zoekt in zijn laboratorium naar nieuwe antibiotica. De samenwerking met de onderzoeksgroep van Medema is een logische. De leerstoelgroep bioinformatica heeft immers grote expertise in huis bij het het bouwen van software die bacterie-DNA kan doorzoeken, bijvoorbeeld op clusters van genen waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij de aanmaak van moleculen met antibioticawerking.

Gasthoogleraar

“Dat kan nieuwe medicijnen opleveren”, zegt Medema. “We hebben een algoritme ontwikkeld om nieuwe routes te vinden voor de aanmaak van zulke moleculen, en hebben deze tot nu toe op één groep bacteriën toegepast. Dat heeft al 42 nieuwe types clusters van genen opgeleverd die tot de ontdekking van nieuwe antibiotica kunnen leiden. Het isoleren en karakteriseren van deze moleculen is nog veel werk, maar één molecuul is al in detail bestudeerd.”

Het vervolgonderzoek vindt nog steeds plaats in samenwerking met Universiteit Leiden, waar Medema sinds mei 2020 gasthoogleraar Theoretische Biologie is. Hij begeleidde er samen met Van Wezel promovendus Alexander Kloosterman die de zoektocht uitvoerde. Afgelopen jaar startte al een nieuwe promovenda.

Supercool

Medema is sinds 2015 bezig met de ontwikkeling van algoritmes voor het grootschalig verkrijgen van genetische informatie over planten, bacteriën en schimmels. Met het oog op nieuwe medicijnen zoals antibiotica, maar ook om ecologische interacties van deze organismen beter te begrijpen. “Zeven jaar geleden heb ik met collega’s in Amerika al een eerste algoritme ontwikkeld dat de basis vormde voor deze nieuwe methode.”

“Supercool onderzoek”, vervolgt hij. “We hebben via kunstmatige intelligentie compleet nieuwe klassen moleculen kunnen ontdekken.” En bovendien maatschappelijk van groot belang. Want voor commerciële farmabedrijven zijn nieuwe antibiotica volgens Medema minder interessant, aangezien de ontwikkeling ervan hoge investeringen vergt en artsen – in verband met het voorkomen van het ontstaan van resistenties - ze liefst zo min mogelijk inzetten. “Daarom is de rol van universitair onderzoek hierin essentieel.”

Open science

Ook met het oog op het maatschappelijke belang is dit onderzoek van WUR en Universiteit Leiden ‘open science’. Door alle onderzoeksdata te delen kunnen andere wetenschappers deze manier van zoeken ook oppakken om nieuwe antibiotica te vinden. “Maar er zijn meer mogelijkheden. De zoekmethode kan ook worden ingezet voor de ontwikkeling van bijvoorbeeld voedingssupplementen en kankermedicijnen of in het onderzoek naar de rol van microbiële moleculen in de natuur en de bescherming tegen plantenziektes.”