Onderzoekers hebben ontdekt dat microben die worden blootgesteld aan microzwaartekracht in het Internationale Ruimtestation (ISS) aanzienlijke mutaties ondergaan, waarvan sommige hun vermogen vergroten om antibioticaresistente bacteriën op aarde te bestrijden. Deze bevinding presenteert een nieuwe route voor het ontwikkelen van effectievere behandelingen tegen infecties die in toenemende mate onbehandelbaar zijn met conventionele medicijnen.
De evolutionaire wapenwedloop in een baan om de aarde
Decennia lang hebben wetenschappers de evolutionaire ‘wapenwedloop’ waargenomen tussen de Escherichia coli -bacterie en zijn virale roofdier, de T7-bacteriofaag. Deze voortdurende strijd is uitgebreid bestudeerd in aardse laboratoria, maar nooit onder de unieke omstandigheden van ruimtevluchten. In 2020 lanceerden onderzoekers van de Universiteit van Wisconsin-Madison en Rhodium Scientific Inc. een gecontroleerd experiment aan boord van het ISS, waarbij beide organismen in een baan om de aarde werden gestuurd om hun aanpassing te observeren.
Het experiment weerspiegelde identieke onderzoeken die op aarde werden uitgevoerd, waardoor een directe vergelijking van evolutionaire trajecten mogelijk was. De resultaten onthulden dat de afwezigheid van zwaartekracht de interactie tussen fagen en bacteriën fundamenteel verandert. In microzwaartekracht neemt het aantal infecties af en evolueren beide organismen op verschillende manieren vergeleken met hun aardse tegenhangers.
Belangrijke aanpassingen in de ruimte
Bacteriën die in de ruimte werden geïncubeerd, vertoonden mutaties, voornamelijk in genen die verband houden met stressreactie en regulering van voedingsstoffen. Hun oppervlakteproteïnen ondergingen ook veranderingen, wat duidt op een aanpassing aan de unieke spanningen van de ruimteomgeving. De fagen ontwikkelden op hun beurt tegenmutaties om hun vermogen om de bacteriën te infecteren te behouden.
Cruciaal was dat het team specifieke door de ruimte geïnduceerde faagmutaties identificeerde die een opmerkelijk verhoogde effectiviteit vertoonden tegen antibioticaresistente stammen van E. coli verantwoordelijk voor urineweginfecties (UTI’s). Meer dan 90% van de bacteriën die urineweginfecties veroorzaken, zijn nu resistent tegen antibiotica, waardoor faagtherapie een haalbaar alternatief is.
Van ruimtelaboratorium naar aardgebonden oplossingen
Door deze door de ruimte aangedreven aanpassingen te analyseren, konden onderzoekers fagen ontwikkelen met superieure activiteit tegen medicijnresistente ziekteverwekkers op aarde. Dit betekent dat de barre omstandigheden in de ruimte een unieke evolutionaire snelkookpan kunnen bieden om de ontwikkeling van nieuwe antimicrobiële strategieën te versnellen.
“De ruimte biedt een natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van de microbiële evolutie op manieren die eenvoudigweg niet mogelijk zijn op aarde”, stellen onderzoekers. “De aanpassingen die we hebben waargenomen zouden kunnen leiden tot de volgende generatie op fagen gebaseerde therapieën.”
De bevindingen benadrukken het potentieel van ruimteonderzoek om dringende gezondheidsproblemen op het land aan te pakken. Nu de antibioticaresistentie blijft escaleren, kan het van cruciaal belang zijn om te begrijpen hoe microben zich ontwikkelen in extreme omgevingen om voorop te blijven lopen.
