Neues Antibiotikum entdeckt

Neues Antibiotikum zur Bekämpfung von MRSA entdeckt

Antibiotika-Medikamente, die wirksam gegen schädliche Bakterien sind, zählen zu den wichtigsten Errungenschaften der modernen Medizin. Forscher haben nun ein neues Antibiotikum im Erdreich entdeckt, das eine sehr geringe Neigung zu Resistenzen aufweist und stark gegen den gefährlichen Krankenhauskeim MRSA ist.

Bei der Suche nach dem neuen Antibiotikum verzichteten die amerikanischen Biologen darauf, die Mikroben aus den Proben des Erdreichs zunächst anzuzüchten, wie es bei Bodenproben normalerweise üblich ist. Sie isolierten statt der Bakterien nur die bakterielle DNA aus den Proben und fischten dann aufgrund bestimmter Merkmale nur Bruchstücke der DNA heraus, die Gene zur Produktion einer bestimmten Klasse von Antibiotika trugen. Aus welcher Bakterienart der neue Wirkstoff stammt, ist noch unbekannt. Dass er hochwirksam ist, dürfte wiederum eine kleine Sensation sein.

Resistenzen fordern immer neue Klassen an Antibiotika

Mit Antibiotika lassen sich schwere Erkrankungen wie eine Lungenentzündung, Wundinfektionen oder Scharlach und andere schwerwiegende und lebensgefährliche Infektionen sehr gut behandeln. Die meisten Antibiotika besitzen auch heute noch eine gute Wirksamkeit gegen viele Keime. Aber leider tauchen zunehmend Resistenzen auf, die die Ärzte dazu zwingen, auf ein anderes Antibiotikum auszuweichen. Besonders der Klinikkeim MRSA und die multiresistente Tuberkulose, machen den Forschern dabei zu schaffen, da sie gegen die meisten Wirkstoffklassen an Antibiotika bereits resistent sind. Eine neue Wirkstoffgruppe wird also dringend benötigt.

Die Anzahl der Resistenzen steigt stetig und nicht alle Erreger können wirksam außer Gefecht gesetzt werden. Insgesamt acht neue Antibiotika wurden zwischen 2001 und 2010 entdeckt und auf den Markt gebracht, um die immer stärker werdenden Resistenzen zu überwinden. Seit den 80iger Jahren wurden schon insgesamt mehr als 80 Antibiotika entwickelt, die gegen die unterschiedlichsten Bakterienarten wirksam sind und verschiedenen Klassen angehören. Dadurch, dass sich die Resistenzsituation immer weiter verschärft, sind Forschergruppen immer und ständig auf der Suche nach neuen Formen eines Antibiotikums, welches eine bestehende Resistenz der Bakterien überwinden kann.

In der heutigen Zeit wird nach neuen Mitteln gesucht, die speziell gegen gramnegative Bakterien und schwer therapierbare Infektionen wie ein Pseudonomas-Befall der Lunge oder Infektionen in abgestorbenem Gewebe und andere gefährliche Infektionen wirksam sind. Dabei hat es sich als äußerst schwierig gezeigt, neue Gruppen an Antibiotika zu finden, die ein andersartiges Wirkprinzip aufweisen. Viele Bakterien entwickeln sich weiter und werden immer resistenter gegen viele der Wirkstoffklassen in Antibiotika.

Besonders bei nosokomialen Infektionen (im Krankenhaus erworbene Infektionen), können MRSA-Keime zu schweren Komplikationen führen. Aus diesem Grund hat die Weltgesundheitsorganisation WHO im letzten Jahr noch einmal eindringlich dazu aufgerufen, sich auf die Erforschung nach Alternativen zu begeben. Neue Antibiotika gegen Problemkeime werden dringender denn je benötigt. Auf der Suche nach einer Alternative zum bisher eingesetzten Antibiotikum Daptomycin, sind Forscher der Rockefeller University in New York nun fündig geworden. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in "Nature Biology" (2018). Das neue Antibiotikum, welches im Erdreich entdeckt wurde, scheint bei Versuchen mit Ratten eine schnelle Wirkung aufzuweisen. Insbesondere gegen den viel gefürchteten Krankenhauskeim MRSA und auch bei Atemwegsinfektionen, könnte das neuentdeckte Antibiotika hilfreich sein.

Neue Klasse von Antibiotika im Erdreich entdeckt

Das Forscherteam rund um Sean Bready von der Rockefeller Universität in New York hat, wie oben bereits erwähnt, eine ganz neuartige Klasse an Antibiotika entdeckt. Mit Hilfe von Gensonden hat das Forscherteam neue und wirksame Stoffe aus einem Bodenbakterium ausfindig machen können. Dazu reisten die Forscher quer durch die ganze USA und nahmen über 2.000 Proben aus der Erde aus allen Teilen des Landes. Die entnommenen Proben wurden auf Bakterien untersucht. Das Team suchte nach bestimmten Molekülstrukturen und die Forscher entdeckten tatsächlich bei der Analyse des Erbguts eine Gruppe von Genen, die interessante Substanzen codieren: die sogenannten Malacidine. Die Wirkstoffe des neuartigen Antibiotikums scheinen hochwirksam gegen den Krankenhauskeim MRSA (Staphylococcus aureus) zu sein. Zudem scheinen sie wenig anfällig für die Bildung resistenter Keime zu sein. Es gibt weltweit sicherlich noch viele unentdeckte wirksame Stoffe mehr, die als Antibiotika eingesetzt werden können und wirksam gegen resistente Bakterien vorgehen können. Das Forscherteam rund um Bradley Hover, ebenfalls von der Rockefeller University in New York, berichten, dass sich unter Laborbedingungen keine resistenten Bakterien beim Einsatz der neuen Wirkstoffklasse entwickeln. Die Wirkstoffe des neuen Mittels scheinen selbst in hoher Wirkstoffdosierung keine zytotoxische Wirkung auf humane Zelllinien zu haben.

Alternative zu Daptomycin - Malacidin als neue Wirkstoffklasse

Das neue Antibiotikum soll als eine Alternative zu Daptomycin eingesetzt werden, das in den 80iger Jahren im Erdreich entdeckt wurde und heute gegen MRSA und anderen Problemkeimen zur Anwendung kommt.

Das Antibiotikum der Klasse Daptomycin zerstört als falscher Baustein den Zusammenhalt der Zellmembran von grampositiven Bakterien. Dadurch werden gefährliche Keime rasch abgetötet. Das Problem am Wirkstoff Daptomycin ist, dass er nur in Anwesenheit von Kalzium wirkt, welches das Daptomycin an einem bestimmten Abschnitt bindet. Aus diesem Grund suchten die Forscher in verschiedenen Erdproben nach Genabschnitten, die die Information für diese Bindungsstelle enthalten. Die Gene der entnommenen Erdbodenproben, auf denen sich die gesuchten Abschnitte befanden, wurden anschließend isoliert. Mit Hilfe von Bakterien wurde die auf ihnen enthaltene Information in Proteine verwandelt.

Drei der identifizierten Genfragmente aus der DNA einer Wüstenprobe setzten die Forscher zu einem vollständigen Gen zusammen und übertrugen die DNA daraufhin in die Zellen einer Laborkultur von Streptomyces albus. Die Extrakte der Zellkultur erwiesen sich als wirksam gegen MRSA. Die Forscher suchten deshalb nach aktiven Substanzen und identifizierten die Malacidine A und B. Die Wirkstoffgruppe der Malacidine gehört, ebenso wie das Daptomycin, zu den zyklischen Lipopeptiden, aber mit einem anderen Wirkungsmechanismus. Die Malacidine werden nicht in die Membran der Zelle eingebaut, sondern sie binden sich an einen normalen Bestandteil der Membranoberfläche, wodurch diese untereinander verkleben. Dadurch wird die Membranfluidität gestört, was schließlich zu "Rissen" in der Membran führt. Die Folge ist ein Absterben des Bakteriums. Die neue Wirkstoffgruppe greifen die Erreger also an, indem sie sogenannte Lipid-II-Moleküle attackieren, die für den Aufbau der Zellwände notwendig sind. Gerade dieser neue Wirkungsmechanismus scheint den neuen Stoff so effektiv zu machen.

Erste Experimente an Ratten bestätigen hohen Wirkungsgrad

Es wurden bereits Experimente an Ratten mit dem neuentdeckten Stoff durchgeführt. Dafür infizierten die Forscher die Ratten mit dem multiresistenten Krankenhauskeim Styphylococcus aureus, der schwere Infektionen an der Haut der Versuchstiere verursachte. Es zeigte sich, dass die neue Stoffklasse innerhalb von 24 Stunden die Hautwunde vollständig beseitigte und diese komplett und ohne sichtbare Rückstände ausheilte. Außerdem wird das neue Antibiotikum nicht wie das Surfactant, das die Lunge zum Kollabieren bringen kann, abgebaut. Deshalb ist die neue Wirkstoffklasse an Antibiotika auch bei Atemwegsinfektionen gut geeignet – ein sehr gutes Ergebnis, das Hoffnung gibt.

Die geringe Neigung zu Resistenzen und ein hoher Wirkungsgrad gegen etliche grampositive Bakterien unterstreicht ebenfalls die hohe Einsatzvariabilität des neuentdeckten Antobiotikums, das bisher noch nicht beim Menschen eingesetzt wurde.

Neue Antibiotika-Klasse könnte zum neuen Therapeutikum werden

Die neue Antibiotika-Klasse ist also ein vielversprechender Kandidat für ein neues Therapeutikum. Eine schnelle Restistenzentwicklung ist nicht zu erwarten. Den gefährlichen und resistenten Bakterien fällt es schwer, eine Immunität gegen die Angriffsstrategie der neuen Wirkstoffklasse aufzubauen. Das haben viele weitere Untersuchungen gezeigt.

Die Verträglichkeit des neu entdeckten Stoffes bei Ratten ist gut, ob das auch beim Menschen so ist, wird sich in weiteren Klinischen Studien zeigen. Der neue Stoff gibt aber Hoffnung darauf, einen guten Schritt in der Bekämpfung gefährlicher Infektionen voranzukommen.

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