Clostridium niakharense sp. nov., a novel species isolated from the breast milk of a Senegalese mother breastfeeding a healthy child

Het menselijk lichaam is geen eenzame vaartuig, maar een bruisend ecosysteem, vol met microscopisch leven dat elk oppervlak en elke opening bewoont. Onder deze gemeenschappen zijn de bacteriën die in borstvoedingsmelk worden gevonden al lang een onderwerp van fascinatie voor wetenschappers, aangezien deze vloeistof het eerste voedsel voor zuigelingen is en een cruciale bron van vroeze microbiële kolonisatie. Decennialang geloofden onderzoekers dat de bacteriën in melk voornamelijk onschadelijke passagiers waren of, in sommige gevallen, contaminanten uit de omgeving. De instrumenten die worden gebruikt om deze kleine organismen te bestuderen, zijn echter geëvolueerd. Wetenschappers kunnen nu bacteriën kweken die voorheen als onmogelijk te cultiveren in een laboratorium werden beschouwd, waardoor ze de werkelijke levende cellen kunnen zien in plaats van alleen hun aanwezigheid af te leiden uit genetische fragmenten. Deze verschuiving heeft een nieuw venster geopend op de diversiteit van het leven dat in het menselijk lichaam bestaat, waarbij soorten zijn onthuld die nog nooit eerder zijn gezien en die oude aannames over waar deze microben vandaan komen en wat ze doen, hebben uitgedaagd.

In een recente studie ontdekten onderzoekers een nieuwe bacteriesoort die leeft in de borstvoedingsmelk van een gezonde moeder in Senegal. Het team, werkzaam in laboratoria in Frankrijk en Senegal, verzamelde melkmonsters van een moeder die een gezond kind borstvoeding geeft in de Niakhar-regio. Ze gebruikten een gespecialiseerde techniek genaamd culturomics, wat het kweken van bacteriën in een verscheidenheid aan condities om zelfs de moeilijkst te vangen microben tot groei te verleiden. Uit deze inspanning isoleerden ze een enkele bacteriestam, die ze Marseille-QA1073 noemden. Op het eerste gezicht leek deze bacterie op een bekende soort. Onder een microscoop zag het eruit als een gebogen, spoelvormige staaf die uit zichzelf kon bewegen en harde, rustende sporen kon vormen om barre omstandigheden te overleven. Het was een Gram-positieve bacterie, wat betekent dat het een dikke celwand had die paars kleurde in een standaardtest, en het gedijde alleen in omgevingen zonder zuurstof.

Toen de wetenschappers voor het eerst probeerden de bacterie te identificeren met behulp van standaard eiwitvingerafdrukken, kon de machine het niet matchen met een bekende soort. Ze wenden zich toen tot een krachtigere methode: het lezen van de volledige genetische code van de bacterie. Door de genetische sequentie van de nieuwe stam te vergelijken met een database van bekende bacteriën, vonden ze dat deze het meest leek op twee bestaande soorten, Clostridium argentinense en Clostridium faecium. De genetische gelijkenis was zo hoog — ongeveer 99 procent — dat de standaard genetische marker die voor identificatie wordt gebruikt, hen niet uit elkaar kon houden. In het verleden zou dit genoeg zijn geweest om de nieuwe stam als een van die bekende soorten te classificeren. De onderzoekers wisten echter dat het kijken naar een enkel gen niet voldoende was om een definitieve beslissing te nemen. Ze moesten naar het volledige genoom kijken, de complete set instructies die de organisme vormt.

Toen ze het volledige genetische blauwdruk van de nieuwe stam vergeleken met zijn dichtstbijzijnde verwanten, werden de verschillen duidelijk. De nieuwe bacterie deelde slechts ongeveer 94 procent van zijn genetisch materiaal met Clostridium argentinense en ongeveer 87 procent met Clostridium faecium. In de wereld van de bacteriële taxonomie zijn deze getallen de beslissende factor. Om als dezelfde soort te worden beschouwd, moeten twee bacteriën ten minste 95 procent van hun genetische identiteit delen. Omdat de nieuwe stam ruim onder deze drempel lag, concludeerden de onderzoekers dat het geen bekende soort was, maar iets geheel nieuws. Ze stelden de naam Clostridium niakharense voor, een eerbetoon aan de Niakhar-regio waar het monster werd verzameld.

De ontdekking was bijzonder significant vanwege de plek waar de bacterie werd gevonden. Veel bacteriën in de Clostridium-familie staan erom bekend in de bodem te leven en kunnen soms gevaarlijke pathogenen zijn, die toxines produceren die ernstige ziekte veroorzaken. De dichtstbijzijnde verwant van deze nieuwe soort, Clostridium argentinense, werd historisch geassocieerd met een type botulisme-toxine. Dit riep onmiddellijk de vraag op: was deze nieuwe bacterie gevaarlijk? De onderzoekers scanden het volledige genoom op zoek naar genen die toxines of virulentiefactoren produceren. Ze vonden er geen. De nieuwe stam droeg niet de genen voor het botulinumneurotoxine of andere bekende schadelijke agentia. Het was een veilige, niet-toxische lid van een familie die vaak gevaarlijke verwanten bevat.

De studie onthulde ook hoe deze bacterie resistent is tegen bepaalde antibiotica. Het genoom toonde aan dat de bacterie een specifieke set genen op zijn hoofdchromosoom draagt die hem in staat stellen om bestand te zijn tegen vancomycine, een krachtig antibioticum dat vaak als laatste redmiddel wordt gebruikt. Deze resistentie werd bevestigd in het laboratorium, waar de bacterie groeide in aanwezigheid van het medicijn. Echter, het bleef gevoelig voor teicoplanine, een gerelateerd antibioticum, een patroon dat typerend is voor dit specifieke type genetische resistentie. De onderzoekers merkten ook op dat de bacterie resistent was tegen andere veelvoorkomende antibiotica, maar dit leek een natuurlijke eigenschap van de groep te zijn in plaats van een nieuw verworven superkracht.

Misschien wel het meest intrigerende aspect van de bevinding was de waarschijnlijke oorsprong van de bacterie. Hoewel deze in menselijke melk werd gevonden, gebruikten de onderzoekers computermodellen om te voorspellen waar dit type bacteriën gewoonlijk leeft. De modellen suggereerden dat de bacterie primair een bewoner is van de bodem en de rhizosfeer, het gebied van de bodem rond plantenwortels. Dit impliceert dat de bacterie die in de borstvoedingsmelk werd gevonden, waarschijnlijk geen permanente bewoner van het menselijk lichaam was, maar eerder een tijdelijke bezoeker. Het kwam waarschijnlijk in de melk terecht door omgevingsblootstelling, zoals het contact van de moeder met de bodem of planten, en overleefde de reis omdat het harde sporen kan vormen. Dit komt overeen met het gedrag van veel bacteriën in deze familie, die wijdverspreid zijn in het milieu en incidenteel bij mensen kunnen worden aangetroffen zonder schade aan te richten.

De succesvolle isolatie van deze bacterie onderstreept de waarde van het gebruik van geavanceerde kweektechnieken om het menselijk microbioom te verkennen. Veel bacteriën groeien langzaam of hebben specifieke behoeften die standaard laboratoriummethoden missen. Door langdurige incubatie en gespecialiseerde groeimedia te gebruiken, slaagde het team erin deze veeleisende organisme tot leven te wekken. Deze ontdekking voegt een nieuwe vermelding toe aan de groeiende lijst van bacteriesoorten die in menselijke melk worden gevonden en breidt ons begrip van de microbiële diversiteit die ons omringt uit. Het dient als een herinnering dat er zelfs in de meest vertrouwde omgevingen, zoals de borstvoedingsmelk van een moeder, nog onbekende levensvormen wachten om ontdekt te worden, en dat deze nieuwe ontdekkingen vaak gepaard gaan met geruststellingen over veiligheid in plaats van waarschuwingen voor gevaar. De stam is bewaard in cultuurcollecties voor toekomstig onderzoek, wat ervoor zorgt dat deze nieuw benoemde soort, Clostridium niakharense, nog jarenlang beschikbaar zal zijn voor wetenschappers om van te leren.