De oplossing voor antibioticaresistentie zou weleens onder onze voeten kunnen liggen
Het voelde volgens biologe Nataliia Machyshynets als ‘zoeken naar een naald in een hooiberg’: de zoektocht naar nieuwe antibiotica in de strijd tegen toenemende resistentie. Tijdens haar promotieonderzoek vond ze uiteindelijk wat ze zocht, en wel in de grond onder onze voeten.
Ondanks de dringende behoefte aan nieuwe antibiotica, is de ontdekking ervan de laatste jaren sterk vertraagd. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) heeft zelfs een prioriteitenlijst opgesteld van resistente ziekteverwekkers die we dringend moeten aanpakken. De ‘gouden eeuw’ van antibiotica-ontdekking vond plaats in de jaren 1950, toen ongeveer 70 procent van de momenteel beschikbare antibiotica werd ontdekt.
Gelukkig liggen er nog steeds veel nieuwe en mogelijk sterkere antibiotica te wachten om ontdekt te worden. Ze zouden weleens direct onder onze voeten verborgen kunnen liggen, legt Machushynets uit. Elke gram bodem bevat miljarden micro-organismes die een potentiële bron van bacteriedodende stoffen kunnen zijn. Ze noemt ze ‘de natuurlijke medicijnmakers’.
Het identificeren van veelbelovende nieuwe stoffen
Tijdens haar promotieonderzoek, onder leiding van Gilles van Wezel bij het Institute of Biology Leiden, ging Machushynets op zoek naar onbekende antibacteriële verbindingen die resistente ziekteverwekkers kunnen doden. Ze vergelijkt haar werk met ‘zoeken naar een naald in een hooiberg’, omdat veel verbindingen uit de bodem al bekend zijn of niet effectief blijken te zijn. De uitdaging is dan ook om de nieuwe stoffen te identificeren die wél effectief zijn.
Om te voorkomen dat ze telkens dezelfde verbindingen tegenkwam, combineerde Machushynets verschillende innovatieve technieken. Dit maakt haar onderzoek bijzonder. Zo gebruikte ze onder andere een bio-informaticatechniek om de genetische codes van bacteriën in kaart te brengen: DNA-sequencing. Dit opende een geheel nieuwe wereld van mogelijkheden, legt ze uit. ‘Het deed ons beseffen dat we nog maar een klein gedeelte van het potentieel van bacteriën begrijpen. Men schat dat we minder dan 5 procent van hun mogelijkheden kennen.’
‘We kennen waarschijnlijk pas 5 procent van alles wat bacteriën kunnen.’
Door gebruik te maken van een techniek genaamd MS-gebaseerde metabolomiek, kon Machushynets veelbelovende stoffen in de onderzochte monsters identificeren. Ze publiceerde de combinatie van technieken die ze gebruikte op het platform nanoRAPIDS, dat ze samen met haar collega Isabel Nuñez ontwikkelde. Andere onderzoekers kunnen daarmee voortbouwen op haar werk.
In de voetsporen van baanbrekende vrouwelijke biologe Balbina Johnson
Een van de interessante antibacteriële stoffen die Machushynets tijdens haar promotieonderzoek ontdekte, is paenitracine. Deze stof heeft een speciale betekenis voor haar, aangezien het een nieuwe variant is van bacitracine. Bacitracine werd voor het eerst ontdekt door de baanbrekende vrouwelijke onderzoeker Balbina Johnson. Johnson isoleerde de bacterie die deze stof produceert uit de wond van een klein meisje genaamd Tracy – vandaar de naam bacitracine. Machushynets: ‘Ik laat graag zien dat het nog steeds mogelijk is om nieuwe dingen te ontdekken.’
Het potentieel om echt een verschil te maken
Sinds Machushynets in 2015 vanuit haar thuisland Oekraïne naar Leiden kwam voor haar master, probeert ze op verschillende manieren een verschil te maken. Naast haar onderzoek droeg ze ook bij op maatschappelijk vlak, door in 2022 een inzamelingsactie te organiseren voor essentiële benodigdheden voor baby’s in Oekraïense ziekenhuizen.
Elke nieuwe ontdekking heeft volgens Machushynets de potentie om impact te maken, ook al bevindt haar onderzoek zich nog in de ‘ontdekkingsfase’ en zijn er nog veel stappen nodig om deze antibiotica te optimaliseren voor écht gebruik. ‘Het is iets dat me erg inspireert, dat wat je doet daadwerkelijk gebruikt kan worden om problemen op te lossen,’ zegt ze.
Na het afronden van haar promotietraject in september, zet Machushynets haar werk voort als postdoc, onder supervisie van professoren Gilles van Wezel en Marnix Medema.
Scriptie en verdediging
Nataliia Machushynets verdedigde haar proefschrift getiteld Expanding the chemical space of antibiotics produced by Paenibacillus and Streptomyces op 5 september 2024. Haar begeleiders waren professoren Gilles van Wezel en Nathaniel Martin.