Promotie Wouter Beenker ‘Alternatieven voor antibiotica: het potentieel om bacteriële communicatie te verstoren’

Sinds de ontdekking van penicilline, een antibioticum afkomstig van een schimmel, zijn er veel verschillende antibiotica op de markt gekomen om bacteriële infecties te bestrijden. Een terugkerend probleem hierbij is resistentie: bacteriën worden ongevoelig voor het gebruikte middel. Hierdoor wordt het lastig om de infectie nog met dat middel te bestrijden en moet een alternatief gezocht worden. Dat kan nu meestal nog met andere antibiotica, maar hoe groter het probleem van antibioticumresistentie wordt, hoe harder alternatieven nodig zijn. Eén van de mogelijke alternatieven is het aanpakken van quorum sensing, een vorm van bacteriële communicatie.

Bacteriën het zwijgen opleggen

Tijdens zijn promotieonderzoek heeft Beenker onderzocht of het remmen van quorum sensing gebruikt kan worden voor het bestrijden van bacteriële infecties. Hij legt uit: “Quorum sensing gaat via signaalmoleculen die bacteriën naar elkaar toe sturen. Wanneer een bacterie zo’n signaal van een ander ontvangt, past hij zijn activiteit aan. Op die manier zorgt quorum sensing ervoor dat bacteriën kunnen samenwerken als ze met veel zijn. Dan kunnen ze bijvoorbeeld virulentiefactoren gaan produceren, stoffen die ons weefsel beschadigen waardoor we ons ziek voelen bij een infectie. Daarnaast is quorum sensing ook betrokken bij het vormen van een biofilm. Bacteriën gaan dan samenklonteren, waardoor ze veel minder gevoelig zijn voor antibiotica. Het zou dus interessant kunnen zijn om quorum sensing te blokkeren, zodat de bacteriën niet meer met elkaar kunnen ‘praten’. Met als doel natuurlijk om ze minder ziekmakend of gevoeliger voor antibiotica te maken.”

Op zoek in de schimmelbibliotheek

Beenker en zijn collega’s gingen daarom op zoek naar stofjes die quorum sensing kunnen remmen. Omdat schimmels allerlei voor de mens nuttige stoffen produceren, zoals penicilline, begon hun zoektocht in een schimmelbibliotheek. Beenker vertelt: “Nog voor ik aan mijn PhD begon, was er in samenwerking met het Westerdijk Instituut een bibliotheek met filtraten van meer dan 10.000 schimmels opgezet. Een filtraat bevat alle stoffen die een schimmel uitscheidt. In deze bibliotheek hebben we onder andere paecilomycone geïdentificeerd, een stof die de quorum sensing van meerdere soorten bacteriën bleek te remmen. Hierdoor nam ook de productie van virulentiefactoren en biofilmvorming af. Omdat dit een interessant uitgangspunt is voor een mogelijke nieuwe behandeling, hebben we voor deze stof nu een patentaanvraag lopen.”

Geïnfecteerde mini-longen

Omdat er nog weinig bekend was over de rol van quorum sensing tijdens een bacteriële infectie bij de mens, besloot Beenker dit verder uit te zoeken. Hiervoor werkte hij samen met Cayetano Pleguezuelos uit de Organoid groep. “Samen hebben we een infectiemodel opgezet, om een bacteriële infectie in de menselijke longen na te bootsen in het lab. Hiervoor gebruikten we Pseudomonas aeruginosa, een bacterie die onder andere longinfecties kan veroorzaken bij mensen met taaislijmziekte. We hebben luchtweg-organoïdenMini-organen die in het laboratorium gekweekt worden. Organoïden bootsen de vorm en functie van een echt orgaan na. Onderzoekers gebruiken de structuren onder andere om het effect van medicijnen op zieke organen te kunnen bestuderen. geïnfecteerd met deze bacterie. Dat klinkt eenvoudiger dan het is. Het kostte meer dan twee jaar om dat goed werkend te krijgen. Eén van de tofste dagen van mijn PhD was toen dit eindelijk gelukt was en we de bacteriën in de organoïden zagen rondzwemmen,” zegt Beenker. De onderzoekers bestudeerden vervolgens de rol van quorum sensing bij de infectie door dit proces in de bacteriën uit te schakelen. “Het effect van quorum sensing bleek toen niet zo groot in dit model. Toch was het opzetten van deze methode niet voor niks. Op dit moment wordt veel onderzoek namelijk gedaan met proefdieren of geïsoleerde bacteriën uit patiënten. Beide methoden hebben veel nadelen, dus een beter infectiemodel voor verder onderzoek is essentieel. Hopelijk kan ons organoïdenmodel bijdragen aan de ontdekking van nieuwe antibiotica of alternatieven daarvoor. Of daar ook quorum sensing remmers tussen zullen zitten, durf ik nog niet te zeggen,” aldus Beenker.

Positieve ervaring

Beenker kijkt met een positief gevoel terug op zijn PhD. “Je leert niet alleen veel over je onderwerp, maar ook over jezelf. Het is een unieke kans om heel veel vrijheid te krijgen in een project.” Tegelijkertijd kan die vrijheid soms ook lastig zijn, zeker in het begin. “Je komt net van je studie en hebt nog niet zoveel ervaring, maar toch een grote verantwoordelijkheid. Je zit heel vaak te twijfelen of je het wel goed doet.” Andere PhD-studenten zou hij daarom aanraden om frustraties en onzekerheden met elkaar te delen. “Mijn PhD was deels tijdens corona, dus soms dacht ik dat ik de enige was die worstelde. Maar als je dan anderen spreekt, kom je erachter dat iedereen in hetzelfde schuitje zit.” Verder adviseert hij om een PhD-traject niet belangrijker te maken dan het is. “Dat is makkelijker gezegd dan gedaan, maar hoe belangrijk een PhD soms ook kan lijken, het is en blijft maar gewoon werk. Als het even niet lukt, ga niet nóg harder werken. Ga gewoon lekker naar huis en iets leuks doen. Behandel het als werk en niet als je complete leven.” Achteraf kijkt Beenker met trots terug op zijn PhD. “Dan denk ik: dat heb ik toch maar mooi geflikt.”