Bacteriën zijn ontzettend fascinerende organismen. Hoewel ze niet super complex lijken, zijn ze toch in staat om te overleven en zich aan te passen aan de omgeving. Dit doen ze onder andere door op hun omgeving te reageren, iets waar veel gecompliceerde mechanismen achter liggen. Door deze mechanismen te onderzoeken, kunnen we bacteriën op een nieuwe manier gaan gebruiken, zoals bijvoorbeeld het opsporen van neuroblastoma, een zeldzame vorm van kinderkanker die ontstaat bij kinderen onder de twee jaar. Dit is onderdeel van Adam Sidi Mabrouks PhD onderzoek, waar ik hem over geïnterviewd heb.

Neuroblastoom wordt gediagnosticeerd door naar twee specifieke stofjes in de urine te kijken: HVA en VMA. Hier is bijvoorbeeld Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry (LC-MS) voor nodig, een techniek waarbij de fysieke karakteristieken van stoffen kunnen worden geanalyseerd nadat deze zijn gescheiden op basis van chromatografie. Voor LC-MS zijn er gespecialiseerde laboratoria nodig en het kan wel een week duren voordat er een accurate diagnose gesteld kan worden. Hierdoor duurt de diagnose lang, wat vervelend is voor de patiënt en de familie er om heen. Daarom is er noodzaak om een snellere diagnosetechniek te vinden.

E. coli is een veelgebruikte bacterie binnen de biologie, waardoor er al bekend was dat deze een chemoreceptor, een soort neus, heeft voor een stof die erg lijkt op VMA; DHMA. Als deze stof herkend wordt, bewegen de bacteriën richting de stof. Net als speurhonden die reageren op een bepaalde geur kunnen deze bacteriën dus aangeven of de stof aanwezig is.

Om deze techniek daadwerkelijk toe te passen in de praktijk moeten de bacteriën zichtbaar zijn zodat het duidelijk is waar de bacteriën naartoe bewegen. Dit is mogelijk met genetische modificatie. Door de bacteriën pigment te laten produceren zijn ze in grote getalen makkelijker te zien. Op deze manier kan je dus zien of de bacteriën reageren op VMA.
Het idee is om een soort coronatest te maken waar je urine op druppelt in plaats van de neusswab. Als de gekleurde bacteriën dan naar de te testen vloeistof bewegen wordt hun kleur duidelijk zichtbaar, waardoor de test als positief kan worden gezien.

Hier zitten nog wel wat haken en ogen aan. De bacteriën zijn levende organismen die ook ziektes kunnen veroorzaken. Ze moeten dus niet kunnen overleven buiten het lab om een uitbraak in het ziekenhuis te voorkomen. Hiervoor kan bijvoorbeeld een kill switch worden ingebouwd waardoor de bacteriën alleen kunnen leven onder de omstandigheden van het lab en dood gaan wanneer deze omstandigheden er niet zijn. Omdat de bacteriën zich voortplanten, verandert het DNA ook langzaam, waardoor ze mogelijk deze kill switch en herkenningsmechanismen kwijt kunnen raken. Daarom moeten ze ook regelmatig gecheckt worden op hun effectiviteit.

Ondanks de uitdagingen heeft deze nieuwe diagnostische methode veel potentie. Dus waarom is dit niet eerder bedacht? Sidi Mabrouk gelooft dat dit een kwestie is van tunnelvisie. Artsen zijn niet bezig met chemotaxis van bacteriën, terwijl onderzoekers van chemotaxis niet bezig zijn met zeldzame ziektes. Ariane Briegel is volgens hem ook de reden dat dit onderzoek tot stand is gekomen. “Zij is heel erg geïnteresseerd in de toepassing van fundamentele biologie, en ik denk dat het daaruit is gevloeid”.

Ook is het belangrijk dat de bacteriën mobiel blijven en naar de stoffen toe bewegen. Bacteriën vinden het echter heel fijn om samen te clusteren, zeker onder stressvolle condities. De pathways die zorgen voor deze zogenaamde biofilmformatie staan loodrecht op die voor mobiele bacteriën zorgen, waardoor je dus alleen het één óf het ander hebt. Daarom is het erg belangrijk om ze niet in stressvolle situaties te brengen. Helaas is een tekort aan zuurstof voor deze bacteriën ook een stressvolle situatie, en zuurstof toevoegen binnen zo’n test zonder contaminatie mee naar binnen te brengen is een lastige opdracht.

Chemotaxis zou ook nog anders kunnen worden gebruikt. Zo liep er bijvoorbeeld een project om nieuwe pijnstillende middelen te vinden met bacteriën. Een pijnreceptor is goed geconserveerd over alle organismen, en dus ook bacteriën. Als we deze pijnreceptor zouden aansluiten op een pathway die zorgt voor chemotaxis, kunnen we dus snel nieuwe pijnstillende middelen screenen.

Bacteriën hebben een slecht imago als gevaarlijke organismen die je ziek maken, maar gelukkig worden ze steeds vaker als nuttig gezien. Zodoende zetten wij de millennialange menselijke traditie voort; andere levende organismen gebruiken op een nieuwe manier om problemen op te lossen.