Neue Erkenntnisse zu gramnegativen Bakterien sollen ineffektive Antibiotika wieder wirksam machen
Eine multidisziplinäre europäische Forschergruppe hatte untersucht, wie Moleküle die Zellwände von Bakterien durchdringen und von der bakterieneigenen Abwehr wieder hinausgespült werden. Die Ergebnisse des Projekts TRANSLOCATION können dazu beitragen, vielversprechende Moleküle zu finden oder zu optimieren, um innovative Antibiotika herzustellen. TRANSLOCATION war Teil der Initiative New Drugs for Bad Bugs, einer Plattform, die europäische Bemühungen im Kampf gegen die zunehmende Gefahr bakterieller Resistenzen zusammenführt. Antibiotikaresistenzen werden laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) immer mehr zum "medizinischen Problem ungekannten Ausmaßes". "Es zeichnet sich ab, dass der die Bandbreite an Medikamenten, die noch gegen bakterielle Infektionen wirken, schwindet", sagt Mathias Winterhalter, Projektkoordinator von TRANSLOCATION und Professor für Biophysik an der Jacobs-Universität Bremen in Deutschland. Kaum Anreize für die Entwicklung neuer Medikamente In den letzten 30 Jahren kamen lediglich zwei neue Antibiotikaklassen auf den Markt. Wegen der geringen Erfolgschancen für eine Markteinführung sind nur noch wenige Pharmaunternehmen in diesem Bereich aktiv. Ein Hindernis bei der Entwicklung neuer Medikamente ist etwa, dass die Eintrittskanäle molekularer Substanzen in Bakterien kaum erforscht sind. Um diesen Aspekt der Grundlagenforschung zu klären, stellte TRANSLOCATION ein 150-köpfiges Team aus Physikern, Chemikern und klinischen Mikrobiologen zusammen, die in ungewöhnlich offener Weise kooperieren sollten. "Die Forscher mussten bereit sein, ihren Kollegen jederzeit Einsicht in ihre Forschungstätigkeiten zu geben", sagt Prof. Winterhalter. "Die Grundlage dessen ist gegenseitiges Vertrauen, sodass nicht gewartet werden muss, bis die Ergebnisse veröffentlicht sind." So gelang es den Marie-Curie-Stipendiaten, mehrere Strukturen von Porinen für verschiedene gramnegative Bakterien wie Campylobacter, Vibrio cholera und Enterobacter aerogenes zu beschreiben. Porine sind Membranproteine, die in der äußeren bakteriellen Zellwand eine wassergefüllte Pore bilden. Porine haben eine Siebfunktion, d.h. es können nur Moleküle bis zu einer bestimmten Größe in die Bakterien eindringen. Diese vielversprechende Forschungsrichtung soll nun genauer erforscht werden. "An hochauflösenden Computermodellen konnten wir auf molekularer Ebene darstellen, wie es Antibiotika gelingt, sich in die Porine hineinzuschmuggeln", kommentiert Prof. Winterhalter. Selbstverteidigung Ein zweites Forschungsgebiet waren so genannte Effluxpumpen, die Bakterien zur Abwehr dienen, um schädigende Moleküle hinauszubefördern. Schwerpunkt für die Forschergruppe war die Frage, wie Bakterien solche Moleküle erkennen. "Wir enthüllten etwa, wie die Effluxpumpe bei bestimmten Molekülen funktioniert und Bakterien damit letztendlich eine Blockade erzeugen", sagt Prof. Winterhalter. Könnte man herausfinden, wie sich verhindern lässt, dass Bakterien wirksame Moleküle ausstoßen, gelänge es vielleicht, die Schlagkraft wirkungslos gewordener Antibiotika zurückzuholen. Ein drittes Ziel des Projekts war es, die Ergebnisse anderen Wissenschaftlern zur Verfügung zu stellen. Das Team dokumentierte in einem elektronischen Laborbuch Ergebnisse und Methoden, mit denen dies erreicht wurde. Alle wichtigen Ergebnisse wurden in Fachzeitschriften veröffentlicht, aber das Team erstellt derzeit eine Datenbank, um detailliertere Daten frei verfügbar zu machen. "Wir müssen viel transparenter sein, da der Steuerzahler ja wissen möchte, was mit seinem Geld passiert", schließt Professor Winterhalter, "aber auch, weil zur Lösung eines komplexen Problems detaillierte Forschungen und viele Menschen gebraucht werden." TRANSLOCATION wurde von der Initiative Innovative Arzneimittel, einer öffentlich-privaten Partnerschaft zwischen der EU und der europäischen Pharmaindustrie, finanziert.
Schlüsselbegriffe
TRANSLOCATION, antimikrobielle Resistenz, Antibiotika, gramnegative Bakterien, Porine, Effluxpumpe
