Virussen inzetten om bacteriën te bestrijden

Bacteriën evolueren, klassieke antibiotica niet. En dat is een probleem op wereldschaal. Zonder nieuwe oplossingen zullen er op termijn jaarlijks miljoenen mensen sterven aan bacteriële infecties die we vroeger eenvoudig konden behandelen. Nu steeds meer bacteriën resistent worden aan antibiotica, richten wetenschappers hun pijlen op alternatieve therapieën. Wist je dat we met virussen bacteriën kunnen bestrijden? En dat computers daarvan de slaagkans kunnen voorspellen?

Virussen die bacteriën aanvallen en doden, het lijkt wel een stukje sciencefiction. Maar niets is minder waar, het is een bijzonder reëel én relevant verhaal. Dat weet ook bio-ingenieur en FWO-Aspirant strategisch basisonderzoek Dimitri Boeckaerts die de interacties bestudeert tussen bacteriën en fagen. Fagen?

“Fagen, of voluit bacteriofagen, zijn virussen die bacteriën infecteren. Je hebt verschillende soorten virussen. Zo zijn er virussen die de mens ziek maken - denk aan het coronavirus - maar zijn er ook virussen die planten besmetten of bacteriën infecteren. Die laatste noemen we fagen. Het zijn heel kleine, eenvoudige virussen die bacteriën aanvallen en hun gastheer zelfs kunnen doden. Precies daarom zijn ze zo interessant in de strijd tegen bacteriën.”
Dimitri Boeckaerts is FWO-Aspirant strategisch basisonderzoek met onderzoeksgebied Bio-ingenieurswetenschappen aan de Universiteit Gent.

Fagen weten wat ze willen

Vergeleken met klassieke antibiotica kunnen fagen nog twee troeven uitspelen: ze evolueren, net als bacteriën, én ze zijn heel specifiek. Boeckaerts: “Ja, fagen weten precies wat ze willen. Ze werken heel gericht en infecteren vaak maar enkele bacteriën binnen een bepaalde soort. Dat heeft als voordeel dat de gezonde bacteriën in het lichaam niet worden aangevallen - wat antibiotica die breed werken net wel doen. Maar dat heeft ook een nadeel. Zo moet je, voor je met faagtherapie start, goed weten welke virussen je zal inzetten om de bacteriële infectie te kunnen genezen. Je moet de juiste match kennen, zeg maar. Vaak gaat het trouwens niet om één enkele faag maar om een verzameling die wordt ingezet in de therapie.”

Labo versus computer

Fagen gebruiken specifieke eiwitten om hun gastheer te herkennen. Daarom is het belangrijk om zicht te hebben op de specificiteit van fagen, meer bepaald op het niveau van de faageiwitten. “Maar dat is een complex verhaal met veel labowerk, waarbij je telkens fagen bij een bacterie moet zetten om te kijken of de groei van die bacterie afneemt. Omdat er zo veel fagen zijn, is het onbegonnen werk om ze allemaal te testen. Daarom ruilde ik het labo voor mijn computer (lacht). Via verschillende technieken kan je de interacties tussen virus en bacterie beter begrijpen. Zo kunnen we hopelijk de zoektocht versnellen naar ‘de juiste faag voor de juiste bacterie’.”

Netflix-database

Computers kunnen niet alleen snel grote hoeveelheden data analyseren, ze kunnen ook nieuwe patronen ontdekken in die interacties tussen fagen en bacteriën. “Op die manier kunnen ze de bacteriële gastheer voorspellen op basis van bepaalde faageiwitten. De computermodellen zoeken in alle verzamelde data en koppelen virussen aan bacteriën die ze kunnen infecteren. Uiteraard gaat het om een kansberekening, bijvoorbeeld 70% slaagkans dat dit virus deze bacterie kan bestrijden. Maar het betekent wel een hele stap vooruit in het versnellen van de zoektocht naar een match. Eigenlijk kan je het principe wat vergelijken met Netflix. Uit de gigantische database van gebruikers worden profielen getrokken, en via ‘machine learning’-modellen krijg jij dan films en series aangereikt die je zouden kunnen interesseren. Zo werkt het voorspellen van bacterie-faagmatches ook, door patronen te ontdekken in data en goede suggesties te doen.”

This video has been disabled until you accept marketing cookies.Manage your preferences here or directly accept targeting cookies

Brandwondeninfecties genezen

Een beloftevolle toekomst lonkt… al wordt faagtherapie vandaag al toegepast in ons land. In het Militair Hospitaal Koningin Astrid in Brussel gebruiken ze faagcollecties - bv. verwerkt in een zalf - om brandwondeninfecties tegen te gaan. België heeft trouwens als eerste land wereldwijd een specifiek wettelijk kader uitgewerkt. Fagen vragen namelijk een heel andere regulering dan klassieke antibiotica: omdat ze zo specifiek werken, vragen ze om een gepersonaliseerde bereiding.

Boeckaerts: “Natuurlijk zijn fagen niet de enige remedie om straks alle bacteriële infecties te bestrijden. Maar ze maken wel deel uit van een grensverleggende en toekomstgerichte oplossing. En dan is het altijd fijn én boeiend om daartoe te kunnen bijdragen. Ik hoop dat de computertools die ik aan het ontwikkelen ben, kunnen helpen om faagtherapie verder te laten evolueren als een haalbaar en betaalbaar alternatief voor antibiotica.”