Kampf gegen Superkeime: Kommen jetzt neue Antibiotika?

Im Jahr 1942 kam mit Penicillin das erste Antibiotikum der Welt auf den Markt – eine mächtige Waffe im Kampf gegen bakteriell verursachte Krankheiten. Weil Bakterien aber durch Mutation und die Aufnahme von Resistenzgenen mit der Zeit gegen die von Mikroorganismen produzierten Stoffe immun werden und teilweise sogar multiple Resistenzen aufbauen, müssen immer neue Antibiotika entwickelt und produziert werden. Kaum kommen diese zum Einsatz, entstehen auch schon wieder die ersten Resistenzen und ein neuer Wirkstoff muss her – ein Wettlauf mit unsicherem Ausgang.

Die bisher bekannten Antibiotika teilen sich in zwei Klassen auf: Bakterizide, die Bakterien vollständig abtöten, und Bakteriostatika, die ihre Vermehrung hemmen. Da die Entwicklung neuer Antibiotika dieser Klassen nur noch schleppend vorangeht, scheint die einzige Hoffnung für die Zukunft eine neuartige Antibiotika-Klasse mit anderer Wirkweise zu sein. Die in der Zeitschrift Microbiology Spectrum veröffentlichte Studie von Forschenden des Universitätsklinikum Frankfurt und der Goethe-Universität könnte diesen Ansatz jetzt einen großen Schritt weiterbringen.

Wirtbefall durch Adhäsion

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeit des wissenschaftlichen Teams unter der Leitung von Volkhard Kempf, Mikrobiologe an der Goethe Universität in Frankfurt, stand die Frage, wie genau Bakterien sich an Wirtszellen anheften. Dieser als Adhäsion bezeichnete Vorgang ist der erste und wichtigste Schritt bei der Entstehung von infektiösen Erkrankungen: Dabei besiedelt der Erreger zunächst den Wirtsorganismus und löst dann die Infektion aus.

Untersucht wurde der Mechanismus am Beispiel des Bakteriums Bartonella henselae, dem Erreger der sogenannten Katzenkrankheit, die vom Tier auf den Menschen übertragen wird. Mit einer Kombination aus in-vitro-Adhärenztests, Immun-Elektromikroskopie und Hochdurchsatz-Proteomik, bei der die Gesamtheit aller in einer Zelle vorliegenden Proteine untersucht wird, machten die Forschenden die Interaktion zwischen Bakterium und Zelle sichtbar.

Es zeigte sich, dass bei der Adhäsion bestimmte Komponenten auf der Oberfläche des Bakteriums – sogenannte trimere Autotransporter-Adhäsine (TAA) – mit dem Protein Fibronektin interagieren. Dieses ist in menschlichen Zellen weitverbreitet, was es für die Bakterien zu einem besonders günstigen Bindungspartner macht. „Die Wechselwirkungen zwischen TAAs und der extrazellulären Matrix könnten den entscheidenden Schritt für die Anhaftung humanpathogener gramnegativer Bakterien an den Wirt darstellen“, heißt es in der Studie.

Wirksam bereits Frühstadium der Infektion

Den Forschenden zufolge ist das Verständnis für die molekularen Mechanismen während der Adhäsion die Voraussetzung für die Entwicklung neuer therapeutischer „Antihaft“-Strategien, die verhindern, dass Krankheitserreger die Zellen besiedeln. Eine solche neue Klasse von Antibiotika – sogenannte Antiliganden, die die TAA ausschalten und so den Bindungsprozess blockieren – könnte eine Infektion schon im frühesten Stadium verhindern: In Experimenten hat sich gezeigt, dass durch eine Blockade der Adhäsion die bakterielle Anheftung fast vollständig verhindert und die Virulenz vermindert werden konnte. Man bekämpft den Erreger also nicht mit Waffen, gegen die er mit der Zeit eine Resistenz aufbauen kann, sondern nimmt ihm seine, damit er sich gar nicht erst im Wirt ausbreitet.

Das als entscheidend identifizierte Adhäsin TAA kommt nicht nur in Bartonella henselae vor, sondern auch in vielen anderen Erregern, die für Menschen gefährlich sind – etwa dem multiresistenten Acinetobacter baumannii, der von der WHO als einer der gefährlichsten Erreger identifiziert wurde, gegen den dringend neue Antibiotika entwickelt werden müssen.

„Die Entschlüsselung der Mechanismen der bakteriellen Wirtszelladhäsion ist ein Schlüssel zur Verhinderung von Infektionen“, so die Studie. „Antiliganden-Strategien könnten in Anbetracht des wachsenden Bedarfs an neuartigen antimikrobiellen Mitteln, der durch den Selektionsdruck bakterizider Antibiotika entstanden ist, eine interessante Alternative darstellen.“

Im Wettlauf zwischen Antibiotika und Krankheitserregern wäre dies eine möglicherweise lebensrettende Verstärkung.