Recent wetenschappelijk onderzoek, gepubliceerd in *Cell Host & Microbe* in 2025, heeft een nieuw licht geworpen op de verdedigingsstrategieën van bacteriën. Het blijkt dat zij een mechanisme gebruiken dat opvallend veel lijkt op het principe van vaccinatie. Dit aangeboren afweersysteem fungeert als een immuniteit, waardoor bacteriën virale aanvallen effectief kunnen herkennen en neutraliseren wanneer ze er opnieuw mee in aanraking komen.
Wanneer een bacterie geconfronteerd wordt met een virus, gebruikt het een specifiek enzym om minuscule fragmenten van viraal DNA, bekend als ‘spacers’, in zijn eigen genetische materiaal in te voegen. Dit creëert een archief dat dient voor toekomstige identificatie en verdediging. Dit proces is in essentie een manier om eerdere ervaringen vast te leggen om het voortbestaan in de toekomst te garanderen.
Het is interessant om op te merken dat wetenschappers dit fenomeen al geruime tijd intensief benutten, aangezien het de basis vormde voor de revolutionaire CRISPR-technologie. Desondanks is de fundamentele natuurlijke functie binnen de cel – namelijk de mogelijkheid om snel veranderingen in het eigen genoom aan te brengen – pas recentelijk volledig begrepen.
De CRISPR-technologie maakt gebruik van dit enzym als een ‘genetische schaar’ voor het manipuleren van DNA. Dit is essentieel voor een breed scala aan toepassingen, van laboratoriumexperimenten tot geavanceerde gentherapieën. Echter, de precieze werking van dit proces binnen de bacteriën zelf bleef lange tijd in het duister gehuld, totdat de recente studies hier helderheid in brachten.
Het begrijpen van de complexe wisselwerking tussen bacteriofagen – de virussen die bacteriën infecteren – en hun gastheer is van cruciaal belang voor de verdere ontwikkeling van faagtherapieën. Faagtherapie is een methode waarbij virussen worden ingezet om bacteriële infecties te bestrijden die resistent zijn tegen antibiotica. Moleculair bioloog Rodolphe Barrangou benadrukte dat deze kennis kan bijdragen aan de ontwikkeling van fagen die effectief zijn tegen een breder spectrum van pathogene bacteriën.
Bacteriën beschikken over een indrukwekkend arsenaal van meer dan 150 verschillende mechanismen om zich tegen fagen te verdedigen, mechanismen die therapeutische middelen moeten leren omzeilen. Dit nieuwe inzicht zou een ruimere blik moeten stimuleren op de toepassing van faagmethoden bij diverse infectieziekten. De onderzoeksresultaten wijzen op nieuwe routes voor de creatie van medicijnen op basis van fagen, die de interne verdedigingsbronnen van bacteriën benutten. Door te doorgronden hoe bacteriën virale DNA-fragmenten archiveren, kunnen onderzoekers fagen ontwerpen die specifiek pathogene bacteriën vernietigen. Dit biedt een veelbelovende strategie in de strijd tegen antibioticaresistentie.
In deze voortdurende evolutionaire wapenwedloop hebben virussen uiteraard ook tegenmaatregelen ontwikkeld. Zo is ontdekt dat sommige bacteriofagen, zoals ICP1, in staat zijn om de volledige genenset van het CRISPR/Cas-systeem te ‘kapen’. Dit veroorzaakt complete chaos in de verdedigingssystemen van de bacterie, waardoor deze niet langer effectief weerstand kan bieden tegen de infectie. Bovendien is het CRISPR-Cas-systeem, hoewel de basis van het adaptieve immuunsysteem van prokaryoten, ook betrokken bij processen die niet direct met verdediging te maken hebben, zoals de regulatie van genexpressie en DNA-reparatie. Kennis van deze interne architectuur van microbieel immuunsysteem maakt het mogelijk om bewust duurzamere en harmonieuzere oplossingen voor de algehele gezondheid te creëren.