De eeuwenoude strijd tussen bacteriën en virussen
Virussen zijn al sinds het begin van de evolutie de aartsvijand van bacteriën. Neem het feit dat elke dag weer bacteriofagen, een virussoort, een derde van alle bacteriën in de oceanen doden. Zo’n virus dringt de cellen van een bacterie binnen, injecteert zijn DNA of RNA en probeert op die manier controle over de cel te krijgen. Als de kaping succesvol is, kan het virus de cel gebruiken als fabriekje om zichzelf te vermenigvuldigen. Een even simpele als dodelijke strategie.
Stan Brouns doet fundamenteel onderzoek naar deze miljarden jaren durende strijd tussen bacteriën en virussen. Zo bestudeert hij onder meer op welke manieren bacteriën zich kunnen verdedigen tegen virusinfecties. In het bijzonder kijkt hij daarbij naar de zogenaamde CRISPR-Cas-verdedigingsmechanismen die bacteriën inzetten om zich tegen virussen te wapenen. Dankzij zijn onderzoek weten we nu onder meer dat bacteriën over een slim, adaptief immuunsysteem beschikken dat indringers kan onthouden en onschadelijk maakt, vergelijkbaar met het immuunsysteem in het menselijk lichaam, zij het volgens compleet andere principes.
Brouns onderzoek hielp een weg te banen voor de baanbrekende CRISPR-Cas9-techniek, een soort moleculair schaartje dat met ongekende precisie een stuk DNA kan doorknippen. Het ontketende een revolutie in de genetica, vanwege het brede scala aan (therapeutische) toepassingen in medische en biotechnologische laboratoria. Veel ziektes worden immers veroorzaakt door genmutaties, en met CRISPR zouden in de toekomst bijvoorbeeld fouten in het DNA gecorrigeerd kunnen worden. Recent ontdekte Brouns nog een andere, nieuwe moleculaire tool, namelijk een techniek waarmee ook het RNA van virussen en eiwitten kan worden geknipt om ze onschadelijk te maken. Bovendien vond Brouns dat wanneer het doorknippen van het virus in een geïnfecteerde cel onvoldoende effect heeft, de cel snel zichzelf doodt waardoor het virus geen omliggende cellen kan besmetten.
Naast zijn CRISPR-onderzoek leidt Brouns een vernieuwende studie naar bacteriofagen als mogelijk alternatief voor antibiotica. Bacteriofagen zijn virussen die de natuurlijke vijanden van bacteriën vormen. Brouns zette de eerste open science biobank van Nederland op waarin bacteriofagen beschikbaar worden gemaakt voor (klinisch) onderzoek naar alternatieve behandelingen voor antibioticumresistente infecties.
De komende jaren hoopt Brouns de collectie bacteriofagen verder uit te breiden. Ook wil hij de vele onbekende afweermechanismen van bacteriën verder ontrafelen. Hoe het DNA van bacteriën eruitziet is inmiddels bekend, maar over de functie van al die genen zijn nog steeds grote vragen. Het bacteriologisch immuunsysteem CRISPR bleek cruciaal voor de ontdekking van verschillende moleculaire tools, en Brouns hoopt in de toekomst meer van dit soort goudmijnen te vinden.
