< Terug naar vorige pagina

Project

Nieuwe instrumenten en inzichten om de biologische activiteit van etherische oliën (EOn) en hun componenten (EOCn) te bestuderen

De toename van antimicrobiële resistentie vormt een bedreiging omdat er geen geschikte antimicrobiële middelen meer beschikbaar zullen zijn voor de systematische behandeling van veel voorkomende ziekten. Meer en meer Candida infecties worden veroorzaakt door intrinsiek multiresistente Candida isolaten. Er is duidelijk een hernieuwde wetenschappelijke belangstelling voor het ontdekken van geneesmiddelen uit natuurlijke bronnen, hoewel op natuurproducten gebaseerde geneesmiddelenontdekking als intrinsiek complex wordt beschouwd en een sterk geïntegreerde interdisciplinaire aanpak vereist is. Geneeskrachtige planten die worden gebruikt voor de behandeling van infectieziekten lijken een overvloedige bron van nieuwe bioactieve secundaire metabolieten te zijn. Een dergelijke klasse van op planten gebaseerde moleculen zijn etherische oliën* die al duizenden jaren therapeutisch worden gebruikt omdat ze een breed scala aan biologische activiteiten vertonen.

Het opnieuw analyseren van de gegevens van een grote antimicrobiële screening (2012) van etherische oliën in microtiterplaten vertoonde systematisch fout-positieve hits. We ontdekten dat deze fout-positieven werden gemedieerd door de dampfase van sommige etherische oliën. De uitdaging was om dit probleem te omzeilen voordat we onze nieuwste collectie van etherische oliën (componenten) konden screenen tegen twee mogelijk ziekteverwekkende schimmels: C. albicans en C. glabrata. We ontwikkelden een alternatieve plaatopstelling voor onze nieuwste screening, op zulk een manier dat het gestandaardiseerde protocol niet intrinsiek gewijzigd wordt, en er tegelijkertijd gecontroleerd wordt op fout-positieve resultaten veroorzaakt door mogelijke antimicrobiële activiteit gemedieerd door de dampfase van de geteste etherische oliën en hun componenten. Deze alternatieve plaatopstelling en zijn afgeleiden zijn niet beperkt tot het testen van etherische oliën en hun componenten, maar kan in principe ook gebruikt worden met elke vluchtige stof, en het is ook niet beperkt tot het testen van antimicrobiële activiteit, maar kan worden uitgebreid voor het testen van bijna elke biologische activiteit die men kan testen in een microtiterplaat. Daarom bevelen we deze aanpassingen aan als goede laboratoriummethoden bij het werken met vluchtige stoffen in microtiterplaten.

Een in vitro assay om de dampfase-gemedieerde antimicrobiële activiteit van vluchtige stoffen te testen bestond niet. Voor het ontdekken van geneesmiddelen is een dergelijke test interessant als een model voor het testen van verbindingen voor bijvoorbeeld de behandeling van tract-gerelateerde infecties, zoals Candida. We veronderstelden dat als we fout-positieven konden detecteren in microtiterplaten veroorzaakt door de dampfase van vluchtige stoffen, het ook mogelijk zou moeten zijn om hiervan een op microtiterplaat-gebaseerde test te ontwikkelen. We ontwikkelden de kwalitatieve dampfase-gemedieerde patch-test, een relatief eenvoudige test om de dampfase-gemedieerde activiteit van vluchtige stoffen zoals etherische oliën en hun componenten te detecteren. We conceptualiseerden een kwantitatieve versie van deze test, namelijk de dampfase-gemedieerde gevoeligheidstest, die we vervolgens verder ontwikkelden. Vervolgens kwantificeerden we met deze test de dampfase-gemedieerde antimicrobiële activiteit van een verzameling van 175 commerciële etherische oliën en 37 referentie etherische olie componenten tegen C. albicans en C. glabrata. Ongeveer de helft van de etherische oliën en hun componenten hadden een groei-remmende dampfase-gemedieerde antimicrobiële activiteit. Gemiddeld werd een grotere activiteit waargenomen tegen de intrinsiek meer resistente C. glabrata, waarbij etherische olie component citronellal een zeer significante differentiële dampfase-gemedieerde antimicrobiële activiteit had. Daarentegen vertoonden vertegenwoordigers van elke klasse van antischimmelmiddelen die momenteel in de klinische praktijk worden gebruikt, geen door dampfase gemedieerde antimicrobiële activiteit. De dampfase-gemedieerde gevoeligheidstest kan het zoeken naar nieuwe, en toepassingen van bestaande, antimicrobiële stoffen bevorderen. Deze studie vertegenwoordigt de eerste uitgebreide karakterisering van etherische oliën en hun componenten als een unieke klasse antischimmelmiddelen met antimicrobiële eigenschappen die hen onderscheiden van bestaande antischimmelklassen. We vergelijken paarsgewijs de remmende dampfase-gemedieerde anti-Candida activiteit van 33 gecertificeerde organische etherische oliën en evenveel equivalente etherische oliën zonder dergelijk certificaat. Consumenten van etherische oliën zijn vaak overtuigd dat etherische oliën van biologische teelt, waaronder planten die in het wild worden geoogst, therapeutisch krachtiger zouden zijn dan degene afkomstig van conventionele teelt. Wij konden echter geen significant verschil aantonen in de remmende dampfase-gemedieerde anti-Candida activiteit tussen gecertificeerde organische etherische oliën en deze zonder certificering.

Hoewel etherische oliën al millennia therapeutisch worden gebruikt, beschouwt men ze als producten die voornamelijk worden gebruikt in de complementaire en alternatieve geneeskunde. Weinigen zijn over de jaren erkend geworden als medicijn ondanks een gedeelde Nobelprijs in 2015 voor etherische oliën-gerelateerd onderzoek van Dr. Youyou Tu voor haar ontdekkingen over een nieuwe therapie tegen malaria. In de afgelopen decennia zijn natuurproducten zoals etherische oliën en hun componenten op een of andere manier geschuwd bij het onderzoek naar nieuwe geneesmiddelen vanwege onder andere mogelijke technische problemen tijdens het productieproces. Is dit echter nog gerechtvaardigd met de huidige kennis over het ontdekken van geneesmiddelen? Daarom bestudeerden we een collectie van 142 etherische oliën een aantal fysicochemische parameters die worden gebruikt bij conventionele geneesmiddelenontdekking. We hebben aangetoond dat, in tegenstelling tot wat algemeen wordt aangenomen, de meeste etherische olie componenten voldoen aan de huidige eisen van medicinale chemie voor goede kandidaat-geneesmiddelen. Hun therapeutisch potentieel blijft dus enorm onderbenut en ze zouden met moderne methoden beter moeten worden onderzocht. Bovendien bieden ze opvallende mogelijkheden voor lead-optimalisatie of zelfs fragment-gebaseerde medicijnontdekking.

Datum:1 okt 2013 →  1 mrt 2019
Trefwoorden:Essential oil, Essential oil components, vapor-phase, antimicrobial activity, biological activity
Disciplines:Genetica, Systeembiologie, Moleculaire en celbiologie, Microbiologie, Laboratoriumgeneeskunde, Engineering van biomaterialen, Biologische systeemtechnologie, Biomateriaal engineering, Biomechanische ingenieurswetenschappen, Andere (bio)medische ingenieurswetenschappen, Milieu ingenieurswetenschappen en biotechnologie, Industriële biotechnologie, Andere biotechnologie, bio-en biosysteem ingenieurswetenschappen
Project type:PhD project