Die, Bacteria!

Die weltweite Zunahme von Antibiotikaresistenzen stellt eine wachsende Bedrohung für die öffentliche Gesundheit dar, doch die Bemühungen zur Entwicklung neuer Antibiotika halten mit der Zunahme mikrobieller Resistenzen nicht Schritt.

Jetzt haben Forscher am MIT, am Broad Institute am MIT und in Harvard sowie an der Harvard University Partikel entwickelt, die als Phagemide bekannt sind und Toxine produzieren können, die für Zielbakterien tödlich sind.

Bakteriophagen – Viren, die Bakterien infizieren und abtöten – werden seit vielen Jahren zur Behandlung von Infektionen in der ehemaligen Sowjetunion eingesetzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Breitbandantibiotika zielen diese Viren auf bestimmte Bakterien ab, ohne die normale Mikroflora des Körpers zu schädigen.

Aber sie können auch schädliche Nebenwirkungen haben, sagt James Collins, Professor für Medizintechnik, der die Forschung leitete. Bakteriophagen töten Bakterien, indem sie die Zelle lysieren oder sie zum Platzen bringen, sagt er. Dies kann jedoch dazu führen, dass unangenehme Giftstoffe aus der Zelle freigesetzt werden. Das kann zu Sepsis oder sogar zum Tod führen.

Collins und Kollegen hatten bereits Bakteriophagen entwickelt, um Proteine ​​zu exprimieren, die die Zellen nicht zum Platzen brachten, sondern stattdessen die Wirksamkeit der gleichzeitig verabreichten Antibiotika erhöhten. Aufbauend auf dieser Arbeit verwendeten sie Techniken der synthetischen Biologie, um Phagemide zu entwickeln. Diese Partikel infizieren Bakterien mit kleinen DNA-Molekülen, sogenannten Plasmiden, die sich innerhalb einer Wirtszelle unabhängig replizieren können. Sobald sie sich in der Zelle befinden, produzieren die Plasmide antimikrobielle Peptide und bakterielle Toxine, die zelluläre Prozesse wie die bakterielle Replikation stören, wodurch die Zelle stirbt, ohne aufzuplatzen.

Die Phagemide infizieren nur eine bestimmte Bakterienart, was zu einem sehr zielgerichteten System führt. Damit könne man im Rahmen einer Infektionstherapie ganz bestimmte Bakterienarten abtöten und das restliche Mikrobiom schonen, sagt Collins.

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