Wetenschap - 3 december 2019

Software vergemakkelijkt zoektocht naar nieuwe antibiotica

tekst:
Tessa Louwerens

Antibioticaresistentie neemt wereldwijd toe, terwijl de ontdekking van nieuwe antibiotica steeds minder snel gaat. WUR-onderzoeker Marnix Medema en collega’s ontwikkelden nieuwe software waarmee veel sneller naar nieuwe antibiotica kan worden gezocht, door in één klap genen van duizenden bacteriën te screenen.

De meeste antibiotica zijn gebaseerd op stofjes die bacteriën en schimmels van nature maken om zichzelf te beschermen, meestal tegen andere micro-organismen. Tot voor kort konden onderzoekers alleen nieuwe antibiotica vinden door bacteriën één voor één te testen in het lab. ‘Het wordt steeds moeilijker om nieuwe antibiotica te ontdekken, want het laaghangend fruit is inmiddels wel geplukt’, vertelt Marnix Medema, onderzoeker bij Bioinformatica.

Dankzij de software wordt in één oogopslag zichtbaar welke bacteriën en genen potentie hebben om moleculen te produceren die nog onontdekt zijn.
Marnix Medema, onderzoeker bij Bioinformatica

Hoewel al veel antibiotica zijn ontdekt, is dat nog steeds maar een klein deel van alle potentiële stoffen. Het DNA van de bacteriën laat namelijk zien dat ze in staat zijn om vele stoffen te produceren die nog onbekend zijn. Maar het blijft zoeken naar een speld in een hooiberg om de echt waardevolle stoffen in te vinden. Medema en zijn Mexicaanse en Amerikaanse collega’s ontwikkelden software die super snel door deze hooiberg kan spitten. De onderzoekers presenteerden hun vinding in het gerenommeerde tijdschrift Nature Chemical Biology. 

Delven in de genenmijn
De software, genaamd BiG-SCAPE en CORASON, automatiseert het proces van genome mining, het 'delven' (mining) van waardevolle elementen - in dit geval geen goud, maar genen. Eerst wordt het DNA van verschillende bacteriën in kaart gebracht en vervolgens wordt dat ingevoerd in de computer. De software zoekt naar groepjes genen (genclusters) waarvan bekend is dat ze betrokken zijn bij het maken van antibiotica, vergelijkt ze onderling en groepeert ze zo dat ze effectief doorzocht kunnen worden op nieuwe genen die de potentie hebben om antibiotica te maken. Medema: 'Dankzij de software wordt in één oogopslag zichtbaar welke bacteriën en genen potentie hebben om moleculen te produceren die nog onontdekt zijn.'

Super snelle analyse
'Voorheen konden dit soort computeranalyses alleen op de genen van een individuele bacterie worden uitgevoerd’ vertelt Medema. ‘Ons programma kan in één klap duizenden bacteriën analyseren.’ Dat was een hele uitdaging, omdat het ontzettend veel rekenkracht vergt van de computer om die miljoenen genen met elkaar te vergelijken. Dat zou maanden kosten, maar dankzij slim programmeren is dit nu binnen een dag gepiept.

Meer mogelijkheden
Volgens Medema heeft de software meer mogelijke toepassingen. Zo heeft hij bijvoorbeeld samen met collega’s van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO) onderzocht hoe bacteriën in plantenwortels de plant beschermen tegen ziektes. Ook kan de software worden gebruikt om te zoeken naar nieuwe chemotherapeutica, voedingssupplementen en gewasbeschermingsmiddelen. De software is gratis beschikbaar voor het publiek.

Lees ook:


Re:ageer