Voor het eerst is de werkzame stof epifadine geïsoleerd – Epifadine wordt geproduceerd door specifieke bacteriën in de neus en op de huid van mensen, heeft een antibiotische werking en is het eerste voorbeeld van een voorheen onbekende klasse van antimicrobiële stoffen.
Onderzoekers van de Universiteit van Tübingen hebben een nieuwe antibiotische stof uit de menselijke neus ontdekt die kan worden gebruikt tegen pathogene bacteriën. De molecule, genaamd epifadine, wordt geproduceerd uit specifieke stammen van de bacteriesoort Staphylococcus epidermidis, die voorkomen op het slijmvlies van de binnenwand van de neus. Stammen die epifadine produceren kunnen ook op het huidoppervlak worden geïsoleerd. Epifadine vormt een nieuwe, voorheen onbekende klasse van antimicrobiële verbindingen die micro-organismen doodt en zou kunnen worden gebruikt als leidende structuur voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica.
De menselijke neus, huid en darmen worden gekoloniseerd door zowel goedaardige als pathogene bacteriën. Deze micro-organismen leven samen in microbiomen. Als het microbioom uit balans raakt, kunnen ziekteverwekkers toenemen en worden we ziek. De bacterie Staphylococcus epidermidis komt van nature voor in de dermale en nasale microbiomen van bijna alle mensen. Er wordt aangenomen dat de nieuw geïdentificeerde stam de werkzame stof epifadine produceert om te kunnen overleven tegen concurrerende micro-organismen. Epifadine werkt niet alleen tegen de bacteriën die lokaal concurreren met Staphylococcus epidermidis, het is ook effectief tegen bacteriën uit andere leefgebieden zoals de darmen en bepaalde schimmels. De onderzoekers ontdekten dat het vooral effectief is tegen de potentiële ziekteverwekkers Staphylococcus aureus, een ziekenhuisinfectie die vooral gevaarlijk is in de antibiotica resistente vorm (MRSA).
In 2016 ontdekte dezelfde werkgroep onder leiding van dr. Bernhard Krismer en professor Andreas Peschel samen met professor Stephanie Grond en professor Heike Brötz-Oesterhelt aan de Universiteit van Tübingen een onbekende antibiotische stof met een unieke structuur: Lugdunin. Epifadine is inmiddels de tweede ontdekking van dit soort die deze werkgroep heeft gedaan in het menselijk microbioom.
In experimenten doodde de werkzame stof epifadine op betrouwbare wijze de ziekteverwekker Staphylococcus aureus, waardoor vijandige bacteriële cellen werden vernietigd door hun celmembraan te beschadigen. De chemische structuur van epifadine is uiterst onstabiel en de stof is slechts enkele uren actief, waardoor epifadine vooral een lokale werking heeft. Dit verkleint de kans op bijkomende schade aan het microbioom, die gebruikelijk is bij de huidige behandelingen met breed spectrum antibiotica. Er is meer onderzoek nodig om te ontdekken of epifadine of zijn derivaten voor therapie kunnen worden gebruikt. De epifadine producerende Staphylococcus epidermidis kan bijvoorbeeld worden gekoloniseerd in het neusslijmvlies en op andere plaatsen op onze huid en daardoor de groei van ziekteverwekkers zoals Staphylococcus aureus onderdrukken. Dit zou bacteriële infecties kunnen voorkomen – met behulp van natuurlijke middelen waarover ons lichaam al beschikt.
Onderzoekers van de Cluster of Excellence “Controlling Microbes to Fight Infections” CMFI van de Universiteit van Tübingen hebben de werkzame stof en de structuur ervan tien jaar geleden opgespoord, toen ze er voor het eerst in slaagden de stam te isoleren. Complexe natuurlijke stoffen zoals epifadine worden door micro-organismen gevormd uit afzonderlijke componenten met behulp van enzymen – dit wordt ‘biosynthese’ genoemd. De eerste pogingen om deze biosynthese te reproduceren gaven al vroeg aan dat het een uiterst nieuwe molecule was. Het duurde enkele jaren van nauwe samenwerking op het gebied van chemische analyse en synthese aan het Instituut voor Organische Chemie van de Universiteit van Tübingen voordat ze erin slaagden de actieve stof op een manier te accumuleren en op te slaan die volledige isolatie van de zuivere stof mogelijk maakte.
Studieleider Bernhard Krismer van het Interfacultair Instituut voor Microbiologie en Infectie geneeskunde Tübingen (IMIT) herinnert zich: “De gegevens uit het laboratorium waren buitengewoon interessant, maar moeilijk te interpreteren vanwege de instabiliteit. Ondanks de moeilijkheden vond ik het toch de moeite waard om er verder onderzoek naar te doen. Vasthoudendheid en een hoge tolerantie voor frustratie hebben uiteindelijk tot succes geleid.”
Vertaling persbericht: Andre Teirlinck