Helfen künftig Viren gegen antibiotikaresistente Bakterien?
Eine neue Technologie setzt Viren gezielt gegen antibiotikaresistente Bakterien ein. Die revolutionäre Methode könnte die Behandlung schwerer Infektionen verändern.
Ein Forschungsteam des Gladstone Instituts - darunter Kate Crawford, die hier zu sehen ist - hat eine Technologie entwickelt, mit der sie die Genome von Bakterien bekämpfenden Viren, so genannten Phagen, auf rationelle und hocheffektive Weise bearbeiten können.
Foto: Michael Short/Gladstone Institutes
Antibiotikaresistenz stellt eine wachsende Bedrohung für die Gesundheit weltweit dar. Jedes Jahr sterben Tausende Menschen an Infektionen, gegen die herkömmliche Antibiotika machtlos sind. Daher sucht die Wissenschaft nach neuen Wegen, um diese Resistenzen zu überwinden. Eine vielversprechende Entwicklung kommt jetzt von einem Forschungsteam des Gladstone Institutes in San Francisco. Es hat eine innovative Technologie entwickelt, die sich die Kraft von Bakteriophagen – spezielle Viren, die Bakterien angreifen – zunutze macht. Diese Entdeckung könnte die Behandlung von Infektionen verändern, die gegen gängige Antibiotika resistent sind.
Inhaltsverzeichnis
Was sind Bakteriophagen?
Bakteriophagen, oder Phagen, sind Viren, die auf natürliche Weise Bakterien befallen und zerstören. Sie sind hochspezifisch und greifen nur bestimmte Bakterienstämme an. Während Antibiotika oft viele Bakterienarten auf einmal abtöten, können Phagen gezielt gegen einzelne Bakterien eingesetzt werden.
Diese Präzision macht Phagen zu einem attraktiven Mittel im Kampf gegen Infektionen, bei denen Antibiotika nicht mehr wirken. Allerdings ist der Einsatz von Phagen bisher eine Herausforderung, da die Auswahl und Anpassung der richtigen Phagen für eine bestimmte Infektion komplex ist.
Die Herausforderung der Phagentherapie
Theoretisch bieten Phagen eine ideale Alternative zu Antibiotika. In der Praxis ist ihr Einsatz jedoch noch schwierig. Ärztinnen und Ärzte müssen einen geeigneten Phage finden, der das spezifische Bakterium angreift, das die Infektion verursacht. Dieser Prozess ist zeitaufwändig und nicht immer erfolgreich. Forschende haben deshalb nach Möglichkeiten gesucht, Phagen gezielt zu verändern und ihre Wirkung zu verstärken.
Das Team des Gladstone Instituts hat, wie bereits erwähnt, nun eine neue Technologie entwickelt, mit der das Genom von Phagen effizient bearbeitet werden kann. Diese Technologie könnte dazu beitragen, Phagen für den medizinischen Einsatz effektiver zu machen.
Neue Technik optimiert Phagen
Die von Gladstone entwickelte Methode basiert auf so genannten Retrons. Diese stammen aus dem bakteriellen Immunsystem und funktionieren wie kleine Fabriken zur Herstellung von DNA. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, diese Retrons so zu programmieren, dass sie bestimmte DNA-Sequenzen in Bakterien herstellen. Wenn die Phagen die Bakterienkolonie infizieren, nehmen sie diese DNA-Sequenzen auf und bauen sie in ihr eigenes Genom ein.
Durch diese Technik können die Forschenden nun viele verschiedene Phagenvarianten schnell und effizient herstellen und testen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten, Phagen als Waffe gegen antibiotikaresistente Bakterien einzusetzen.
Der Feind meines Feindes
Phagen sind natürliche Feinde von Bakterien und spielen in mikrobiellen Ökosystemen eine zentrale Rolle. Mit der steigenden Anzahl von Infektionen, die gegen mehrere Antibiotika resistent sind, untersucht die Wissenschaft das Potenzial von Phagen als neue Therapie. Weltweit gibt es jedes Jahr viele Millionen Infektionen mit antibiotikaresistenten Bakterien. In vielen Fällen können Phagen helfen, wo Antibiotika versagen.
„Der Feind deines Feindes ist dein Freund“, sagt Seth Shipman, einer der führenden Forschenden des Projekts. Phagen könnten zu einem wichtigen Verbündeten im Kampf gegen resistente Bakterien werden.
Schneller Erfolg durch neue Technologie
Die neue Technologie erlaubt es den Forschenden, Phagen schneller und gezielter zu verändern. Frühere Versuche, Phagen zu modifizieren, waren oft mühsam und langwierig. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mussten aufwendig nach Phagen suchen, die zufällig wirksam waren. Jetzt können sie gezielt Veränderungen im Genom von Phagen einfügen und so die Effizienz und Spezifität der Phagen verbessern.
Mit dieser Methode können in kurzer Zeit viele verschiedene Phagenvarianten erzeugt und getestet werden. Dies ermöglicht es, größere Sammlungen von Phagen zu erstellen, die auf ihre therapeutische Wirksamkeit hin untersucht werden können. Langfristig könnte diese Technik dazu beitragen, die Entwicklung neuer Behandlungen gegen antibiotikaresistente Bakterien zu beschleunigen.
Phagen-Editing: Eine Plattform für die Zukunft
Laut Team des Gladstone Instituts basiert die Technologie auf einer Plattform, die es ermöglicht, mehrere genetische Veränderungen gleichzeitig in Phagen einzufügen. So können die Forschenden besser verstehen, wie Phagen funktionieren und welche genetischen Veränderungen ihre Wirksamkeit steigern oder mindern. Diese Erkenntnisse könnten in Zukunft dazu führen, dass Phagen gezielt als Therapie gegen bestimmte bakterielle Infektionen eingesetzt werden.
Ein weiterer Vorteil der neuen Technologie ist, dass die Forschenden mehrere Phagen gleichzeitig bearbeiten können. Während Phagen von einem Bakterium zum nächsten springen, nehmen sie die neuen genetischen Informationen auf und integrieren sie in ihr eigenes Genom. So entstehen innerhalb kurzer Zeit Phagen mit mehreren genetischen Veränderungen. Diese Vielfalt ermöglicht es den Forschenden, Phagen zu entwickeln, die besonders wirksam gegen resistente Bakterien sind.
Das Ziel der Forschenden ist es, Millionen von verschiedenen Phagenvarianten zu entwickeln und zu testen. Diese riesigen Bibliotheken von Phagen könnten in Zukunft als Grundlage für eine neue Generation von Therapien dienen. Die Technologie hat das Potenzial, den Einsatz von Phagen in der Medizin zu verändern und die Behandlung von Infektionen, die gegen Antibiotika resistent sind, grundlegend zu beeinflussen.
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