Gefährliche Keime: Bonner forschen zu Multiresistenzen durch Antibiotika

Gefährliche Keime : Bonner forschen zu Multiresistenzen durch Antibiotika

Antibiotika galten einst als Wundermittel gegen Krankheitserreger - heute sind die Wirkstoffe häufig wirkungslos. Ein neuer Sonderforschungsbereich an der Universität Bonn widmet sich der Frage, warum Keime immer resistenter werden.

Die Expertin greift selbst nur zu Antibiotika, wenn es absolut nötig ist. Nicht bei grippalen Infekten, und wenn, dann ganz genau so, und vor allem ganz genau so lange, wie ihre Ärztin es verschrieben hat. Denn das zu häufige Einnehmen und mitunter frühzeitige Absetzen von Antibiotika gehören für Tanja Schneider ganz klar zu den Ursachen für die zunehmende Wirkungslosigkeit der einstigen Wundermittel. „Die Resistenzen entwickeln sich deutlich schneller als neue Wirkstoffe auf den Markt kommen“, sagt die Professorin für Pharmazeutische Mikrobiologie an der Uni Bonn.

Mit dieser Ausgangslage haben sich die 44-Jährige und ihr Team – gemeinsam mit Kollegen aus Tübingen – um die Einrichtung eines neuen Sonderforschungsbereichs beworben. Der Antrag der Biologen, Chemiker, Biophysiker, Bio-informatiker und -chemiker war erfolgreich.

Mit der Einrichtung sogenannter Sonderforschungsbereiche (SFBs) will die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Spitzenforschung an Deutschen Universitäten stärken. Sie unterstützt nun auch den Bonn-Tübinger Verbund aus 29 Wissenschaftlern (davon arbeiten neun an der Uni Bonn) seit dem 1. Juli für vier Jahre mit rund elf Millionen Euro. Die Förderung für das Projekt „Zelluläre Mechanismen der Antibiotikawirkung und -produktion“ kann zwei Mal, bis auf insgesamt zwölf Jahre, verlängert werden.

Elf Millionen Euro Fördergeld von der DFG

Warum die Resistenzen auf dem Vormarsch sind und gleichzeitig immer weniger neue, gut wirksame Antibiotika gegen bakterielle Infektionen gefunden werden, erklärt Schneider so: „Das ist auch der Tatsache geschuldet, dass die Kollegen die tiefhängenden Früchte schon vor weit über 50 Jahren geerntet haben.“ Leichter zu findende Antibiotika – meist Naturstoffe, die von Bakterien oder Pilzen produziert werden – haben Forscher bereits damals aufgestöbert.

Die Entdeckung des berühmtesten dieser Wirkstoffe, des Penicillins, soll auf einen Zufall zurückgehen: 1928 legte der Bakteriologe Alexander Fleming, der am Londoner Saint Mary's Hospital arbeitete, eine Nährbodenplatte an, auf die er Staphylokokken gab, eine bestimmte Art von Bakterien. Als er nach Wochen aus dem Urlaub kam, sah er, dass sich ein blau-grüner Schimmel in eben dieser Petrischale breitgemacht hatte.

Der spätere Nobelpreisträger erkannte, dass sich die Bakterien um den Pilz herum aufgelöst hatten. Er züchtete das Gebilde weiter heran und stellte fest, dass ein Extrakt des Pilzes eine ganze Reihe von Keimen töten kann. Fleming legte damit den Grundstein zur Bekämpfung vieler lebensbedrohlicher Krankheiten. Anfang 1941 wurde der erste Patient mit Penicillin behandelt.

Bis 1960 sind im sogenannten goldenen Zeitalter der Antibiotika dann noch weitere, leicht verfügbare Wirkstoffe aus der Natur hinzugekommen. Diese wiederum wurden breit eingesetzt und häufig nicht lange genug eingenommen.

Neue Tuberkulosefälle in Baden-Württemberg

„Mitte der 70er Jahre dachte man: Jetzt haben wir ein ausreichendes Armamentarium (also eine Instrumentensammlung) an Substanzen, und man kann das Buch der Infektionskrankheiten schließen. Dass das eine grobe Fehleinschätzung war, wissen wir heute“, sagt Schneider. Erst vor Kurzem haben sich in Bad Schönborn (Baden-Württemberg) mehr als 100 Schüler und Lehrer mit Tuberkulose angesteckt, bei vier Kindern ist die Krankheit ausgebrochen.

Die Weltgesundheitsorganisation schlägt inzwischen regelmäßig Alarm und bezieht sich dabei unter anderem auf eine viel zitierte, jedoch nicht unumstrittene englische Studie von 2014: Demnach sei im Jahr 2050 weltweit mit etwa zehn Millionen Todesfällen pro Jahr als Folge von Infektionen mit anti-biotikaresistenten Bakterien zu rechnen.

In den 90er Jahren wählten die Antibiotika-Experten einen neuen Weg auf der Suche nach weiteren Wirkstoffen: Die Forscher seien dazu übergegangen, in aufwendigen Versuchen gezielt einzelne, lebenswichtige Proteine eines Bakteriums im Reagenzglas nachzubauen – zur Suche nach neuen Substanzen im Hochdurchsatzverfahren (also millionenfach). Weil es eben technisch möglich war. Aber: „Dabei ist kein einziges neues Medikament herausgekommen“, erklärt die Professorin.

„Eine bakterielle Zelle ist mehr als ein Sack voller Enzyme“

Man könne nicht einfach eine Stellschraube „inhibieren“, wie der Fachausdruck lautet (also hemmen oder lähmen), und schon stürbe die ganze bakterielle Zelle. Letztere sei „mehr als ein Sack voller Enzyme, sondern ein hochorganisierter Mikroorganismus, mit fein abgestimmten Prozessen und einem Netzwerk an Reaktionen“.

Aus dieser Situation heraus ergibt sich der neue Ansatz von Schneider und ihren Kollegen. Sie fragen sich: Was genau machen Antibiotika mit einer Zelle? Was passiert zwischen dem Auftreffen des Wirkstoffs und dem letztlichen Absterben der bakteriellen Zelle? Welche Mechanismen spielen sich dabei ab? Und wie sehen die Abwehrreaktionen und Anpassungsmanöver der bakteriellen Zellen aus, woraus wieder Resistenzen entstehen könnten?

Mögliche Hoffnung durch „Teixobactin“

Neben der detaillierten Wirkungsweise von Antibiotika wollen die Wissenschaftler auch deren Produktion besser verstehen – also herausfinden, wie sich neue, wirksame Substanzen entwickeln lassen. In einem der Projekte spielt das vor wenigen Jahren bei Bodenproben in den USA gefundene Bakterium „Eleftheria terrae“ eine wichtige Rolle, das den Wirkstoff „Teixobactin“ produziert. Dieses Antibiotikum ist derzeit in Amerika im Stadium der präklinischen Entwicklung und soll später unter anderem gegen Tuberkulose und „MRSA“ eingesetzt werden, eine gegen zahlreiche Präparate besonders resistente Bakterienart.

„Das Teixobactin ist ein ganz außergewöhnliches Antibiotikum, denn wir konnten es im Labor bisher nicht schaffen, durch wiederholte und immer mehr Gaben der Substanz Resistenzen zu erzeugen“, erklärt Professorin Schneider. Die Bakterien haben keinen Weg gefunden, unempfindlich gegen den Wirkstoff zu werden. Das sorgt für so etwas wie Optimismus bei den Bonner Forschern: „Wenn wir durch unsere Arbeit besser verstehen, was das Teixobactin so gut und erfolgreich macht, haben wir vielleicht die Chance, neue und wirksame Antibiotika nach diesem Vorbild zu entwickeln.“

Mehr von GA BONN