Phagen

Genetisch manipulierte Viren töten multiresistente Bakterien

Rezeptorbindeprotein

Genetisch manipulierte Phagen zeigen großes Potential bei der Bekämpfung von multiresistenten Bakterien. Im Gegensatz zu Antibiotika besitzen diese Viren außerdem keine Nebenwirkungen, weil sie nur gezielt einzelne Krankheitserreger töten.

Zürich (Schweiz). Durch den verstärkten Einsatz von Antibiotika hat eine Vielzahl von Bakterien, darunter zum Beispiel Klebsiella oxytoca, die sogar in Krankenhäusern über die Waschmaschinen verteilt wurden, Resistenzen gegen gängige Medikamente entwickelt. Neue Antibiotika-Klassen mit anderen Wirkmechanismen zeigen zwar großes Potenzial, haben aber vermutlich nur ein begrenztes Zeitfenster für ihren Einsatz, bis die Krankheitserreger auch gegen die neuen Wirkstoffe Resistenzen entwickeln.

Wissenschaftler der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) haben nun im Fachmagazin Cell Reports einen neuen Behandlungsansatz vorgestellt, der auch multiresistente Bakterien zuverlässig bekämpfen soll. Genutzt werden dafür Bakteriophagen, dies sind wirtsspezifisch Viren, die nur eine Bakterienart oder sogar Unterart befallen und abtöten können. Im Gegensatz zu Antibiotika, deren Nebenwirkungen auch die übrige Bakterienflora im Körper des Menschen angreifen, entstehen so keine Kollateralschäden.

Phagen-Therapien bisher schwer nutzbar

Leider konnte die Medizin diese Wunderwaffe bisher kaum nutzen, weil die für eine Therapie erforderlichen Phagen erst isoliert und charakterisiert werden mussten. Außerdem mussten Ärzte eine Reihe von Phagentypen verabreichen, weil nicht sicher bestimmt werden konnte, welche der Viren die für die Krankheit erforderlichen Bakterien abtötet. Insgesamt bedeutet dies, dass Phagen-Therapien bisher nicht standardisiert werden konnten, was ihren Einsatz kosten- und zeitintensiv machte.

Gene der Viren verändert

Wissenschaftler des Instituts für Lebensmittel, Ernährung und Gesundheit (IFNH) haben aus diesem Grund die Gene von Phagen so modifiziert, dass sie auch andere Bakterien erkennen und abtöten können und so ein Einsatz nicht mehr nur gegen einen einzelnen Erreger möglich ist. Wie Matthew Dunne, Autor der Studie erklärt, „haben die Wissenschaftler mithilfe der Röntgenkristallografie die erste atomare Struktur des Rezeptorbindeproteins eines Listeriaphagen gelöst.“ Anschließend nutzen die Forscher diese Information, um neue Rezeptorbindeproteine zu entwickeln.

Das Wirkungsprinzip von natürlich auftretenden Phagen ist vergleichbar mit dem Schlüssel-​Schloss-Prinzip, was bedeutet, dass die Viren über ein Rezeptorbindeprotein verfügen, dass nur mit einem Bakterium kompatibel ist.  Die genetisch modifizierten Phagen verfügen hingegen über Rezeptorbindeproteine, die die Wissenschaftler so modifizieren können, dass sie eine Reihe von Bakterienstämmen angreifen und töten können.

Zucht der künstlichen Phagen vereinfacht Behandlung

Wie Studienleiter Samuel Kilcher erklärt, „können die synthetischen Phagen im Gegensatz zu einem Wildtyp-​Phagencocktail viel gezielter entwickelt, hergestellt und angepasst werden könnten.“ Dies ermöglicht es, einen breiten Wirtsbereich in einer einzigen Behandlung abzudecken. Auch die Zucht ist im Vergleich zur Gewinnung der natürlich auftretenden Phagen deutlich einfacher und erlaubt so einen großflächigen Einsatz. Wie Kilcher fügt hinzu, dass „die Phagen für fast jeden Einsatzzweck entsprechend programmiert werden können.“

Bevor ein klinischer Einsatz möglich ist, muss die neue Behandlungsmethode noch einige Schritte nehmen. Die derzeitig vorliegende Studie ist nur als erster Machbarkeitsnachweis zu sehen und belegt nur die Wirksamkeit gegen das Bakterium Listeria, von dem kürzlich in China ein besonders aggressiver Stamm entdeckt wurde. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler deshalb Phagen gegen andere Krankheiten herstellen, bei denen herkömmliche Antibiotika nicht mehr zuverlässig wirken.

Einen ersten Behandlungserfolg mit modifiziertem Phagen wurde im Jahr 2019 bereits aus den USA vermeldet, wo Ärzte ein 15-jähriges Mädchen, das an einer zystischen Fibrose erkrankt war, die durch Mycobakterien ausgelöst wurde, heilen konnte. Klinische Studien mit mehreren Probanden existieren bisher jedoch nicht.

Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.062

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