Ausgebildete Bakteriophagen könnten uns bei unseren Medikamentenresistenzproblemen helfen

Antibiotikaresistente Bakterien machen es unserer Medizin immer schwerer. Bakteriophagen hingegen, Viren, die sich von Bakterien ernähren, könnten uns helfen, die Oberhand zurückzugewinnen.

Ein Bakteriophagenmodell aus digitalen Legosteinen. Bildnachweis Pascal / Flickr.

Wir sind in der heutigen Zeit ziemlich verwöhnt. Kleinere Dinge wie das Schneiden eines Fingers werden mit Waschen, Verband und höchstens einem Antibiotikum behandelt – aber sie könnten für unsere Vorfahren noch vor 100 Jahren sehr tödlich sein. Aber mit der Zeit passen sich Bakterien an die Medikamente an, denen sie ausgesetzt sind, und entwickeln Resistenzen.

Es wird geschätzt, dass bis 2050 mehr als 10 Millionen antibiotikaresistente Bakterien das Leben fordern werden, da unsere bestehenden Therapien an Wirksamkeit verlieren und Patienten anfällig bleiben.

Bakterienfresser

„Antibiotikaresistenz ist von Natur aus ein evolutionäres Problem, daher beschreibt dieses Papier eine mögliche neue Lösung, da uns die antibiotischen Medikamentenoptionen ausgehen“, sagt Joshua Borin, Hauptautor der Studie. „Die Verwendung von Bakterienviren, die sich an die Wirtsbakterien anpassen und entwickeln können, die sie infizieren und töten sollen, ist eine alte Idee, die wiederbelebt wird. Es ist die Idee, dass der Feind unseres Feindes unser Freund ist.“

Bakteriophagen, oder kurz Phagen, sind Viren, die sich darauf spezialisiert haben, sich mit Bakterien zu infizieren und zu vermehren. Sie ähneln den Viren, die uns krank machen, nur mit einer anderen „Mahlzeit“-Präferenz.

Ein neues Projekt unter der Leitung von Forschern der University of California San Diego, Department Biological Sciences, hat gezeigt, dass Phagen sozusagen trainiert werden können, um Bakterien besser anzugreifen und zu zerstören. Diese vortrainierten Phagen könnten dazu beitragen, den Ausbruch von Antibiotikaresistenzen in Bakteriengruppen zu verzögern, indem sie physisch zerstören (und nicht chemisch, wie dies bei Medikamenten der Fall ist), und das Team demonstriert dieses Potenzial in seinen Experimenten. An der Studie nahmen auch Forscher der Universität Haifa in Israel und der University of Texas in Austin . teil

Das Experiment wurde in einer Reihe von bescheidenen Laborflaschen durchgeführt. Zusammengefasst bedeutete es, spezialisierte Phagen zu trainieren, um bestimmte Bakterienstämme zu erkennen und anzugreifen, um sich auf ein endgültiges „Ziel“ vorzubereiten. Das Geheimnis dabei ist, dass sich die Phagen in den Fläschchen (durch natürliche Evolutionsprozesse) besser an ihre Beute anpassen können. Phagen, die 28 Tage lang „trainiert“ wurden, waren laut dem Team 1.000-mal effizienter bei der Unterdrückung der Bakterienkolonie als untrainierte, und das drei- bis achtmal so lange.

„Der trainierte Phagen hatte bereits Erfahrungen gemacht, wie die Bakterien ihm ausweichen konnten“, sagte Associate Professor Justin Meyer, der korrespondierende Autor der Studie. „Es hatte im genetischen Sinne ‚gelernt’. Es hatte bereits Mutationen entwickelt, um den Bewegungen der Bakterien entgegenzuwirken. Wir verwenden den eigenen Verbesserungsalgorithmus von Phagen, Evolution durch natürliche Selektion, um sein therapeutisches Potenzial zurückzugewinnen und das Problem zu lösen, dass Bakterien Resistenzen gegen eine weitere Therapie entwickeln.“

Obwohl die Ergebnisse ermutigend sind, sind sie noch ziemlich vorläufig – eher ein Proof of Concept, wenn Sie so wollen. In Zukunft möchte das Team seinen Ansatz an Bakterienstämmen testen, die in klinischen Umgebungen wichtig sind, wie z E coli. Die Eignung als Behandlungsoption soll auch anhand von Tiermodellen überprüft werden.

Das Papier „Koevolutionäres Phagentraining führt zu einer stärkeren bakteriellen Unterdrückung und verzögert die Entwicklung der Phagenresistenz“ wurde veröffentlicht im Tagebuch PNAS.

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