Antibiotica hebben in de loop der jaren al ontelbare levens gered, maar omdat steeds meer dodelijke bacteriën resistent worden, loopt de werking van de mirakelmedicijnen stilaan ten einde. De geneeskunde gaat koortsachtig op zoek naar vervangingsmiddelen.

In januari deelde de universiteit van Colombia mee dat vier patiënten in het medisch centrum van Irving, in New York, ziek geworden waren door een uitzonderlijke vorm van E. coli, een alledaagse darmbacterie. Hoewel de media weinig interesse toonden in dat nieuwsfeit, was het een druk besproken onderwerp bij experts op het gebied van infectieziekten. E. coli is een relatief veelvoorkomende bacterie, die goedaardig is in de darmen – waar ze normaal voorkomt. Maar op de verkeerde plaats – op sla, op gehakt, of in onze bloedsomloop – kan de bacterie dodelijk zijn. Als antibiotica de strijd tegen de E. coli-infectie verliezen, sterft de helft van de patiënten eraan binnen de twee weken. 

‘We worden geconfronteerd met patiënten die we niet kunnen behandelen’

En dat is de reden waarom de E. coli van Colombia zo zorgwekkend was. Gedurende de laatste twee decennia ontwikkelde E. coli resistentie tegen het ene antibioticum na het andere. Voor sommige besmette patiënten rustte hun laatste hoop op het antibioticum colistine, een giftige substantie met bijwerkingen variërend van nier- tot hersenschade. Maar de E. coli van Colombia had een genmutatie ondergaan, MCR-1, met een bijzonder angstaanjagende eigenschap: resistentie tegen colistine.

‘In zo’n geval zoeken we normaal op het schap naar het volgende antibioticum … maar daar staat niks meer’, zegt Erica Shenoy, leidinggevende bij de infectiecontrole-eenheid in het algemeen ziekenhuis van Massachusetts. ‘We worden geconfronteerd met patiënten die we niet kunnen behandelen.’

Penicilline is uitgewerkt 

Sinds de dag dat het experimentele wondermiddel penicilline in 1942 in spoed aan een hospitaal in Boston geleverd werd om het leven van 13 slachtoffers van een brand in een nachtclub te redden, hebben medische onderzoekers al meer dan honderd nieuwe antibiotica ontdekt. We hebben ze al allemaal broodnodig gehad en er zijn er zelfs niet genoeg. Het gaat niet alleen om E. coli. Medicatieresistente vormen van stafylokokken, enterobacteriën en colitis pseudomembranacea zijn ook geleidelijk aan sterker geworden dan antibiotica. Onderzoek toont aan dat het aantal doden ten gevolge van resistente infecties vervijfvoudigd is tussen 2007 en 2015.

Het centrum voor ziektecontrole en -preventie in de VS bericht dat 2 miljoen mensen per jaar ziek worden door bacteriën of schimmels die resistent zijn tegen de voornaamste antibiotica en dat 23.000 mensen sterven ten gevolge ervan. 

‘Dat is waarschijnlijk een grove onderschatting’, zegt Karen Hoffman, die aan het hoofd staat van de Association for Professionals in Infection Control and Epidemiology. ‘Er is geen goed rapporteringssysteem voor multiresistente organismes. Dus eigenlijk weten we het niet echt.’

Het heeft er alle schijn van dat de grimmige trend nog zal versnellen. De Wereldgezondheidsorganisatie voorspelt dat het dodental ten gevolge van medicatieresistente microben wereldwijd zal stijgen van 700.000 per jaar tot 10 miljoen in 2050. Op dat moment zullen ze kanker, hartziekten en diabetes ingehaald hebben als belangrijkste menselijke doodsoorzaak. Vóór de ontdekking van antibiotica kon een kleine snee, verrotting van de tanden of een routineoperatie tot een levensgevaarlijke bacteriële infectie leiden.

Het ‘wondermiddel’ penicilline en andere antibiotica brachten daar verandering in en redden ontelbare levens. Maar het tijdperk van het wondermiddel lijkt voorbij.

Dokters moeten nu leren om de resistente bacteriën te identificeren en te isoleren, in de hoop een massale uitbraak te voorkomen. In een poging om de ontwikkeling van resistente soorten te vertragen, proberen ze het antibioticagebruik te doen dalen. Maar het zijn vijgen na Pasen: we zijn alleen tijd aan het rekken.

Momenteel worden de oudste en zwakste patiënten het vaakst getroffen, maar het gevaar breidt uit. ‘We zien steeds meer gezonde, jonge mensen met infecties aan de urinewegen of de huid, waar we geen pil voor hebben’, zegt Helen Boucher, specialist infectieziekten in het Tufts Medical Center in Boston. ‘Mogelijk zullen we in de toekomst geen orgaantransplantaties en routineoperaties zoals gewrichtsvervangingen, meer kunnen doen.’

Nieuwe bacteriejagers

Medische experts richten al hun hoop op volledig nieuwe strategieën om infecties te behandelen. In de zoektocht naar nieuwe manieren om bacteriën te doden, komen ze op exotische plaatsen terecht – in virussen, in slijm van vissen en zelfs op andere planeten. Ze gebruiken inzichten uit de genomica en andere disciplines in hun zoektocht naar nieuwe technologieën om bacteriën te doden en om de verspreiding te voorkomen. En ze heronderzoeken de gangbare praktijken in ziekenhuizen en andere voedingsbodems voor bacteriën.

Voorts worden ook nieuwe, meer holistische strategieën geïmplementeerd om om te gaan met de bacteriën in onze lichamen, in onze ziekenhuizen en onze dokterspraktijken.

Medische experts richten al hun hoop op volledig nieuwe strategieën om infecties te behandelen.

‘De alternatieven klinken veelbelovend, maar ze zijn nog niet voor morgen. Het is niet duidelijk of we snel genoeg nieuwe wapens kunnen ontwikkelen voordat het zombieleger van superbacteriën onze verdediging komt overweldigen aan onze poorten’, zegt Margaret Riley, medicatie-resistentieonderzoeker aan de universiteit van Massachusetts. ‘We moesten ze vijftien jaar geleden al gemaakt hebben.’

Een deel van het probleem van medicatieresistentie is dat microben met een alarmerende snelheid tot nieuwe soorten kunnen evolueren. Mensen hebben vijftien jaar of meer nodig om vruchtbaar te worden, terwijl microben zoals E. coli zich elke twintig minuten voortplanten. In enkele jaren kunnen ze evolutionaire veranderingen ondergaan waar de mensheid miljoenen jaren voor nodig heeft – inclusief het verkrijgen van genetische attributen die hen helpen om medicatie te weerstaan.

Een mens op antibiotica is het ideale laboratorium voor de ontwikkeling van resistente microben. ‘Onderzoek toont aan dat wanneer een nieuw antibioticum in omloop komt, het ongeveer een jaar duurt voor de eerste resistente microbe opduikt’, zegt Shenoy van het algemeen ziekenhuis van Massachusetts. 

Er zit niet veel in de farmaceutische pijplijn om de antibiotica waar bacteriën resistent tegen worden, te vervangen. Dat komt doordat de ontwikkeling van een nieuw antibioticum ongeveer twee miljard dollar kost en ongeveer tien jaar duurt – met weinig hoop op de vondst van het soort supermedicijn dat een dergelijke investering de moeite waard maakt. ‘Het doel van zo’n nieuw antibioticum zou zijn om het zo weinig mogelijk en zo kort mogelijk te gebruiken’, zegt Jonathan Zenilman, hoofd van de afdeling besmettelijke ziekten in het medisch centrum John Hopkins Bayview in Baltimore. ‘Waarom zou een farmabedrijf een medicijn willen ontwikkelen voor zo’n markt?’

Virussen to the rescue 

Medische onderzoekers gaan nu op zoek naar een andere benadering. Een ervan is de rekrutering van biologen met feeling voor de toepassing van de evolutietheorie op de oorlog tegen bacteriën. In de jaren 90 begon Riley aan Harvard en Yale te onderzoeken hoe virussen bacteriën doden en hoe bacteriën elkaar doden.

In 2000 vroeg een toenmalige collega haar terloops of haar werk van nut was voor de menselijke gezondheid. ‘Tot dan had ik daar nooit aan gedacht’, zegt ze. ‘Maar plots klikte de puzzel in elkaar en kon ik die vraag niet meer loslaten.’ Sindsdien heeft Riley onderzocht hoe de oorlogsstrategie van virussen toegepast kan worden op resistente infecties bij mensen. Fagen zijn zulke virussen. Dat zijn in wezen brokken genetisch materiaal in een beschermende proteïne, die de celwand van een bacterie doorboren en de genetische werking gijzelen. Zo transformeren ze de bacterie tot een fabriek die meer virussen maakt.

Riley bestudeert ook hoe bacteriën elkaar soms doden in de strijd voor voedsel. Een bacterie-kolonie doet de concurrentie soms teniet door de productie van giftige proteïnen, ‘bacteriocines’ genaamd.

‘Farma­ceutische bedrijven hebben weinig winstvooruitzichten bij medicijnen die waarschijnlijk niet door miljoenen mensen genomen zullen worden, of anders vragen ze tienduizenden dollars per dosis’

Het is niet alleen Rileys doel om gevaarlijke bacteriën te doden, maar ook om de -goedaardige te beschermen. Van de ruwweg 400 triljoen bacteriën in elk van onze lichamen, is de grote meerderheid nuttig en goedaardig. Alleen een tienduizendste van een procent is potentieel schadelijk, zegt ze.

Vaak voorgeschreven breedspectrumantibiotica, zoals penicilline, ciprofloxacine en tetracycline maken geen onderscheid tussen goede en slechte bacteriën. Ze vernietigen ze allemaal. Dat draagt niet alleen bij tot de opkomst van resistente bacteriën, maar het veroorzaakt ook problemen bij de patiënten.

‘Een antibioticum heeft het effect van een waterbom op een infectie’, zegt Riley. ‘Je doodt vijftig procent of meer van alle bacteriën in het lichaam. En een tekort aan gezonde bacteriën wordt gelinkt aan obesitas, depressie, allergieën en andere problemen.’ Fagen en bacteriocines kunnen in theorie afgesteld worden om een kolonie infectieveroorzakende bacteriën van een patiënt te verwijderen zonder schade aan te brengen aan de normale flora of zonder een vruchtbare bodem te creëren voor resistente bacteriën.

Als je de enorme urgentie van het probleem bekijkt, is het zeer de vraag waarom het zo lang duurt voor veelbelovende oplossingen in de fase van proefbehandelingen en beschikbaarheid terechtkomen. Een vraag die volgens dokter Riley snel beantwoord kan worden: ‘Farma­ceutische bedrijven hebben weinig winstvooruitzichten bij medicijnen die waarschijnlijk niet door miljoenen mensen genomen zullen worden, of anders vragen ze tienduizenden dollars per dosis. Het economische model is doodziek.’

Bacteriebeheer

Hoewel antibiotica echt wel wondermiddelen zijn als ze werken, zijn onze huidige problemen gedeeltelijk veroorzaakt doordat de geneeskunde er te veel op rekende. Dokters schrijven ze voor bij oorontstekingen, keelpijn en infecties aan de urinewegen. Chirurgen gebruiken ze om postoperatieve infecties te voorkomen.

Omdat bacteriën resistent kunnen worden, zouden we antibiotica beter alleen inzetten als onderdeel van een holistische aanpak om de verspreiding van bacteriën tegen te gaan en om infecties te behandelen. Aangezien de bruikbaarheid van antibiotica begint af te nemen, zien medische experts nu het belang in van een strategie op
vele fronten. 

‘De ontdekking van nieuwe materialen met sterke antibiotische eigenschappen leidde ons op een nieuw pad’

Infectiespecialisten wijden hun aandacht ook aan het aansporen van ziekenhuizen om de resistente bacteriën beter in de hand te houden wanneer ze opduiken, in plaats van hen te verspreiden over de patiëntenpopulatie. Ongeveer vijf procent van alle patiënten krijgt te maken met een ziekenhuisinfectie. Ziekenhuizen zijn opeengepakte verzamelplaatsen van zieken met verzwakte immuunsystemen en verschillende soorten aandoeningen die constant gepord en geprikt worden door vingers en instrumenten die het hele ziekenhuis rondgaan om weer anderen te porren en prikken.

Ziekenhuizen beginnen hun beleid aan te passen. Er zijn bijvoorbeeld al robots in de vorm van vuilnisbakken op de markt die gebruikt worden om muren te desinfecteren met ultraviolet licht (de kamers moeten leeg zijn, omdat het licht ook voor mensen schadelijk is). En Melissa Reynolds, biomedisch ingenieur aan de staatsuniversiteit van Colorado, ontwikkelt bacterieresistente materialen. De kleren van zorgverstrekkers en andere ziekenhuis­materialen en oppervlakten zouden niet zo vaak gedesinfecteerd hoeven worden als er niet zoveel bacteriën aan bleven kleven.

Het aanbrengen van een laagje nanokristallen van koper aan het weefsel leek te voorkomen dat bloedcellen aan de oppervlakte bleven klitten. Het viel haar op dat de bacteriën ook niet aan het laagje nano­kristallen bleven kleven. Toen had een student in haar lab een aha-erlebnis: waarom dompelen we de katoen niet onder in een oplossing van nanokristallen om te voorkomen dat bacteriën aan de stof blijven hangen? ‘De ontdekking van nieuwe materialen met sterke antibiotische eigenschappen leidde ons op een nieuw pad’, vat Reynolds samen.

Ze werkte al samen met een groot farmaceutisch bedrijf om aan te tonen dat nanokristallen goedkoop toegevoegd kunnen worden aan het productieproces. Nu onderzoekt ze manieren om de kristallen op een verscheidenheid aan andere materialen in ziekenhuizen aan te brengen, waaronder roestvrij staal en plastic. Deze behandelde materialen zouden veel langer bacterievrij kunnen blijven dan conventionele ziekenhuisoppervlakten, die afgeveegd worden met gewone ontsmettingsmiddelen. 

Behandeling met laser

Lasers zijn nog een ander potentieel wapen tegen bacteriën. Mohamed Seleem, een bioloog aan de universiteit van Purdue, en zijn collega’s waren op zoek naar een manier om snel infectieuze bacteriën te identificeren in bloedstaaltjes. Ze gebruikten daarvoor laserlicht in verschillende kleuren. Tijdens dat proces viel het hen op dat bepaalde medicatieresistente bacteriën van kleur veranderden, van goud naar wit, enkele seconden nadat ze in aanraking gekomen waren met een zachte straal blauw laserlicht. Sommige van die gebleekte bacteriën stierven en andere verzwakten zodanig dat ze niet meer resistent waren tegen normale antibiotica.

Het bleek dat het blauwe licht het pigment in het buitenste membraan van de bacterie beschadigde. ‘Het tast alleen een specifiek pigment aan’, zegt Seleem. ‘Dus beschadigt het geen andere cellen.’

Seleem en zijn medewerkers gaan nu op zoek naar manieren om de kleur van het laserlicht zo in te stellen dat het ook andere resistente bacteriën aanvalt. Als hij erin slaagt, zullen zorgverleners in staat zijn om met een laser ter grootte van een zaklamp op een veilige manier gevaarlijke bacteriën op de huid van patiënten te doden of om een dokterspraktijk te desinfecteren.

Het zou ook geschenen kunnen worden op de huid en kleren van de zorgverleners zelf, zodat ze geen infecties meer verspreiden. Zijn collega’s bereiden momenteel klinische proeven voor. Seleem denkt dat het licht ook gebruikt zou kunnen worden op ernstige, vervaarlijk resistente bloedinfecties, door patiënten aan een bloed­circulatiemachine te koppelen en het bloed dat erdoorheen gaat te beschijnen. ‘In essentie haal je het bloed uit het lichaam van de patiënt, steriliseer je het en geef je het terug aan de patiënt.’

Een team uit Leiden in Nederland probeert een artificiële bacterie uit het niets op te bouwen met als doel om de bacterie later te veranderen in een nieuw antibioticum.

 De superbacteriën vertragen

Hoewel de farmaceutische industrie de anti­biotica op sterven na dood verklaard heeft, geven onderzoekers de hoop op de vondst van nieuwe antibiotica nog niet op. Recente studies wezen in de richting van enkele bronnen van substanties die dodelijk zijn voor resistente bacteriën, maar toch veilig zijn voor menselijke consumptie.

Het betreft insecten, zeewier, slijm van jonge vissen, modder rijk aan arseen uit Ierland en zelfs grond van Mars. Daarnaast probeert een team uit Leiden in Nederland een artificiële bacterie uit het niets op te bouwen met als doel om de bacterie later te veranderen in een nieuw antibioticum.

Dokters proberen nu ook om de bestaande antibiotica op de meest efficiënte manier te gebruiken en zo de ontwikkeling van resistente soorten te vertragen. Dat vraagt om het terugschroeven van het onbegrensde, overmatige gebruik van antibiotica, want dat prikkelt de suberbacteriën net om verder te evolueren. Dit zou een internationaal gerespecteerde afspraak moeten worden, want de resistente bacteriën in een bepaald deel van de wereld, komen oorspronkelijk vaak uit een ander deel van de wereld. Ook in België liepen al verschillende bewustwordingscampagnes voor correct antibioticagebruik. 

De prijs voor de onwil of onkunde van tien jaar geleden om iets te doen aan de makkelijk voorspelbare crisis, wordt hoogstwaarschijnlijk een uitbreidende vloedgolf van ernstige ziektes en dood. Het zal geen massale dodelijke uitbraak zijn zoals bij fatale virussen als ebola, maar resistente infecties zullen ons meer en meer treffen. Zelfs als de geneeskunde, de regering en de industrie vanaf vandaag gezamenlijk massaal inzetten op nieuwe methodes om resistente infecties zoals E. coli te verslaan – waar ze nog lang niet aan toe zijn – zal het resultaat ervan pas over een decennium of later zichtbaar zijn.