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Innovative Wege zu neuen Antibiotika

Manche Bakterien sind gegenüber Antibiotika resistent, die Mittel helfen also nicht mehr. Forscher suchen deshalb nach besser wirksamen Substanzen
von Christian Steinmüller, 07.08.2015

Suche im Labor: In Petrischalen zeigt sich, ob Bakterien wachsen oder nicht

F1online

Das Prinzip ist einfach: Antibiotika töten Bakterien ab oder hemmen deren Wachstum, und der Mensch ist bald darauf wieder gesund. Doch leider haben sich viele Bakterien über Jahrzehnte an die immer gleichen Wirkstoffe angepasst, sind gegen sie resistent geworden. Zu oft, zu sorglos wurden und werden Antibiotika verschrieben und dem Tierfutter beigemengt. Geht das so weiter, warnte bereits die Weltgesundheitsorganisation, könnten künftig selbst einfache Infek­tionen tödlich enden.

Um das zu verhindern, braucht es ­neben einem sparsameren und bewuss­­teren Umgang auch neue Wirkstoffe. Denn hier hat sich in den vergangenen 30 Jahren nicht viel getan.

Neuer Wirkstoff gegen multiresistente Keime?

Das Problem: Antibiotika sind ursprünglich Stoffwechselprodukte von Bakterien und Pilzen. Die Organismen produzieren diese Substanzen, um sich gegen konkurrierende Mikroben zu behaupten. Allerdings kamen Wissenschaftler bisher nur an einen Bruchteil der möglichen Bakterien heran. Denn die Mikroorganismen vermehren sich überwiegend tief im Erdreich, aber nicht im Labor. Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat nun jedoch einen Weg gefunden, diese Stämme zu kultivieren – und einen neuen Wirkstoff entdeckt. Wie das Fachblatt Nature berichtet, fanden die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung an der Universitätsklinik Bonn und der Northeastern-Universität in Boston (USA) mit Teixobactin sogar einen Stoff, der es mit multiresistenten Keimen (MSRA) aufnehmen kann. Er sei so wirksam, dass sich die Bakterien daran über Jahrzehn­te nicht anpassen würden.

Vorerst nur im Laborversuch

"Teixobactin greift Bakterien auf mehreren Ebenen an", sagt Professor Klaas Martinus Pos von der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Der Biochemiker, der nicht an der Studie beteiligt war, erläutert, dass herkömmliche Antibiotika überwiegend die Eiweiße von Keimen schädigen – dagegen werden Bakterien schnell resistent. Teixobactin wirke anders. "Wenn ein Anti­bio­tikum an mehreren Stellen angreift, dann hat das Bakterium kaum eine Chance, all diese Resistenzen gleichzeitig zu entwickeln."

Mehr als ein Hoffnungsträger ist Teixobactin allerdings bisher nicht. Ihre anti­biotische Wirkung hat die Substanz nämlich bislang lediglich in der Petrischale und an Labormäusen bewiesen. Ob sie im menschlichen Körper überhaupt etwas ausrichten wird, können nur klinische Studien zeigen. Und die beginnen nicht vor 2017. Bis zu einer Marktreife würden dann noch einmal Jahre vergehen.

Bakterien, in Erde kultiviert

Aber bei der Arbeit der Wissenschaftler aus Boston und Bonn ist die Entdeckung von Teixobactin ohnehin fast nur Nebensache. "Es wurden neue Quellen angezapft", sagt Pos. Dem Team um Kim Lewis von der Bostoner North­eastern-Universität ist es gelungen, Bakterienstämme im Labor zu vermehren, die eigentlich als unkultivierbar gelten. Die Schwierigkeit, die zu überwinden war: Viele Bakterien brauchen die Nachbarschaft anderer Mikroorganismen, um sich vermehren zu können – Bedingungen, wie sie im Erdreich gegeben sind.

Die Forscher haben die Bakterien für ihre Versuche deshalb direkt dort entnommen. Stark verdünnt gaben sie diese Bodenproben in kleinste Kulturgefäße, die sogenannten iChips ­(siehe Grafik unten). Mittels Membranen sind deren Gefäße für Nähr- und Signalstoffe durchlässig. Die präparierten iChips wurden anschließend wieder in der Erde vergraben. Die isolierten Bakterien wuchsen so auf ein Niveau heran, das auch eine Vermehrung im Labor ermöglichte. "Unkultivierbar ist jetzt ein relativer Begriff", sagt der Biochemiker Pos. Durch die iChip-­Methode können bislang unerforschte Bakterienstämme untersucht werden. "Da sind sicher auch viele Bakterien dabei, die neuartige antibiotische Moleküle herstellen können."

W&B/Szczesny

Wirkstoffzucht im Chip

Mit dem "iChip-Verfahren" eröffnet sich ein völlig neuer Weg, bislang unbekannte Antibiotika zu entdecken.

Der iChip hat winzige Kammern mit unterschiedlichen Mikroben. In der Erde in und um den iChip können sich die Zellen in ihrem natürlichen Umfeld ­vermehren. Haben sich die Bodenkeime vermehrt, werden sie in eine Petrischale gegeben und mit einer Gelschicht bedeckt, die ein Zielbakterium enthält. Wachsen über den Mikroben-Kolonien keine Zielbakterien, haben die Mikroben eine anti­biotische Wirkung.



Bildnachweis: F1online, W&B/Szczesny

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