Promotor: Prof. Jan Michiels
Een klassieke antibioticumbehandeling blijkt vaak onvoldoende voor het behandelen van bacteriële infecties. Dit kan te wijten zijn aan verschillende oorzaken zoals een foutief of overmatig gebruik, het voorkomen van resistente bacteriën… Bovendien werken antibiotica voornamelijk tegen actief delende cellen, waardoor niet alle cellen worden afgedood. Een bacteriële populatie bevat immers, naast actieve cellen, ook een fractie dormante, niet-delende bacteriën. Deze zogenaamde persistorcellen overleven blootstelling aan antibiotica en kunnen, wanneer de antibioticumbehandeling wordt stopgezet, terug switchen naar actief delende cellen. Hierdoor kan de bacteriële populatie opnieuw beginnen aangroeien. Het voorkomen van deze persistorcellen draagt dan ook in belangrijke mate bij tot de chronische aard van bacteriële infecties. Om de huidige antibacteriële therapieën te verbeteren werd binnen de SPI onderzoeksgroep op zoek gegaan naar moleculen die inwerken op persistorcellen. Via de screening van een componentenbank werd het antipersistor molecule SPI009 geïdentificeerd. Deze component vertoont activiteit tegen zowel gram-positieve als gram-negatieve bacteriën. In dit onderzoek werd gefocust op het effect van SPI009 in een klinisch belangrijke pathogeen, P. aeruginosa.
In deze masterproef werden twee belangrijke doelstellingen vooropgesteld: enerzijds de ontrafeling van het werkingsmechanisme van SPI009 en anderzijds de bevestiging van de activiteit in een diermodel.
Eerdere onderzoeken toonden aan dat SPI009 mogelijk het membraan van zowel antibioticumgevoelige cellen als persistorcellen permeabiliseert. Deze membraanbeschadigende werking van SPI009 werd bevestigd door aan te tonen dat een steviger buitenmembraan het afdodend effect van de component verlaagt. Via LPS-profiling werd vastgesteld dat het werkingsmechanisme van SPI009, in tegenstelling tot enkele gekende antibiotica, niet gebaseerd is op de afbraak van de LPS-structuur. Naast beschadiging van het buitenmembraan blijkt SPI009 ook in staat het binnenmembraan te beschadigen. Verstoring van de belangrijkste P. aeruginosa effluxsystemen, die kleine componenten en antibiotica kunnen verwijderen uit de cel, zorgde namelijk voor een sterk verhoogde afdoding bij behandeling met SPI009. Combinatie van SPI009 met effluxinhibitoren zou de werking van deze component nog verder kunnen verbeteren.
Daarnaast werd de activiteit van SPI009 in vivo aangetoond in een C. elegans infectie model. Behandeling met een combinatie van SPI009 en het antibioticum ciprofloxacine resulteerde in een sterk verhoogde overleving van de P. aeruginosa geïnfecteerde nematoden ten opzichte van de ciprofloxacine monotherapie. Verdere in vivo testen in hogere dierenmodellen zijn noodzakelijk, maar deze resultaten toonden alvast aan dat SPI009 in vivo de werking van klassieke antibiotica verbetert en bijgevolg kan bijdragen tot een betere therapie voor het bestrijden van P. aeruginosa infecties.
Hoewel het onderzoek naar de werking en de toepassingen van SPI009 zeer recent is, zijn de in vitro en in vivo resultaten alvast veelbelovend voor verder klinisch gebruik van de component. Bovendien kan de werking van SPI009 een basis vormen voor de ontwikkeling van toekomstige antipersistor therapieën en meer inzicht geven in het mechanisme van persistorvorming. Tot op vandaag zijn de exacte mechanismen van persistorvorming immers nog niet volledig ontrafeld, wat de ontwikkeling van een efficiënte antibacteriële therapie moeilijk maakt.