Wo Wissenschaftler nach neuen Medikamenten suchen

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Repräsentatives Bild | Pixabay

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SWissenschaftler kündigten kürzlich die Entdeckung eines neuartigen Antibiotikums an, das von Bakterien in einem Fadenwurm produziert wird. Obwohl dieses Molekül weiterer Analysen bedarf, gibt der in Nature veröffentlichte Befund Hoffnung für den Kampf gegen Antibiotika- oder Antibiotikaresistenzen, die zunehmende Fähigkeit infektiöser und manchmal tödlicher Bakterien, die medikamentöse Behandlung zu überleben.

Einige im Boden lebende Nematoden beherbergen Bakterien (Photorrabdus khanii) im Darm, die ihnen beim Fressen von Insektenlarven helfen. Um andere Bakterien abzutöten, die versuchen, sich an den Larven zu ernähren, setzt P khanii das Molekül Darobactin frei.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Verbindung auch gegen eine andere Gruppe von Bakterien, die für schwer zu behandelnde Infektionen verantwortlich sind, sehr wirksam ist. Interessanterweise muss das Molekül die äußere Zellwand der Bakterien nicht überqueren, was für viele andere Verbindungen ein Hindernis darstellt. Sie fanden auch heraus, dass Bakterien, die spontan eine Resistenz gegen Darobactin entwickeln, die Fähigkeit zu verlieren scheinen, ihren Wirt zu infizieren.

Die Hoffnung ist, dass diese Verbindung zu einem wirksamen neuen Medikament führen könnte. In diesem Fall würde sich der Nematode, in dem P khanii lebt, einer wachsenden Liste unerwarteter Quellen für neuartige Antibiotika und Krebsmedikamente anschließen. Hier sind einige andere:

Der Meeresgrund der Bahamas

Da viele Medikamente im Boden gefunden wurden, haben die Forscher auch viel Zeit damit verbracht, den Meeresboden nach neuen Verbindungen abzusuchen. Eine Untersuchung der marinen Sedimente des karibischen Inselstaates der Bahamas Ende der 1980er Jahre ergab einige potenziell interessante Bakterien. Es dauerte jedoch mehr als ein Jahrzehnt, bis festgestellt wurde, dass es sich um eine neue Art handelt, die Salinispora tropica.

Die Forscher an der Universität von Kalifornien in San Diego identifizierten dann, dass die Bakterien ein Molekül namens Salinisporamid A produzieren. Sie fanden heraus, dass diese Verbindung den Abbau von Proteinen in verschiedenen Arten von Krebszellen blockiert und sie zum Absterben bringt. Die Firma Nereus Pharmaceuticals hat aus dieser Verbindung ein Krebsmedikament namens Marizomib gemacht, das in klinischen Studien für Myelom-Blutkrebs und Glioblastom-Hirnkrebs die dritte Phase erreicht hat.


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Die hyperaride Atacama-Wüste

Die Atacama-Wüste in Südamerika hat die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen, weil dort trotz der scheinbar unwirtlichen Bedingungen einzigartige Arten gedeihen. Die extreme Trockenheit in Kombination mit hohen UV-Strahlungswerten, toxischen Elementen und dem geringen Kohlenstoffgehalt des Bodens schaffen eine Umgebung, die sich nicht wesentlich vom Boden auf dem Mars unterscheidet. Nur Mikroorganismen, die Mechanismen entwickelt haben, um mit diesen extremen Bedingungen umzugehen, können überleben.

Forscher in Großbritannien und Chile haben jahrelang an Bakterien gearbeitet, die in der Atacama-Wüste gefunden wurden, um verschiedene Antibiotika wie Chaxapeptine und Chaxalactine zu identifizieren. Experimente haben gezeigt, dass einige dieser Moleküle Mikroben wie E. coli und die Soor-verursachende Hefe Candida albicans abtöten und die Fähigkeit von Krebszellen, in Gewebe einzudringen, einschränken können.

Blattschneiderameisen

Ameisen und andere Insekten betreiben Pilzzucht, was bedeutet, dass sie dem Pilz helfen, zu wachsen, um ihn für Lebensmittel oder Baumaterial zu verwenden. Forscher in Großbritannien und Südafrika, die diese symbiotische Beziehung untersuchten, stellten fest, dass sie auch Bakterien enthalten kann. Um sich und ihre Nahrung vor Infektionen zu schützen, unterstützen Blattschneiderameisen antibiotikaproduzierende Bakterien.

Insbesondere stellten sie fest, dass das Bakterium Streptomyces formicae KY5 Ameisensäureester produziert. Diese Verbindungen können infektiöse Mikroben abtöten, die gegen gängige Antibiotika wie den "Superbug" Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) resistent sind. Experimenten zufolge ist es für diese Mikroben außerdem schwieriger, eine Resistenz gegen Ameisensäure zu entwickeln als für andere Verbindungen. Trotz des großen Potenzials für die Entwicklung therapeutischer Medikamente wurden noch keine klinischen Studien mit Formicamycinen begonnen.

Die menschliche Nase

Ihre Nase steckt voller Leben – und die Erforschung genau dessen, was dort lebt, führte zu der Entdeckung, dass das Bakterium Staphylococcus lugdunensis das Wachstum mehrerer anderer antibiotikaresistenter Arten wirklich gut verhindern kann. Dies macht die Nase zu einer der ersten Verteidigungslinien Ihres Körpers gegen schädliche Mikroben in der Luft.

Experimente mit Mäusen haben gezeigt, dass S. lugdunensis eine Verbindung namens lugdunin produziert, die eine Infektion mit MRSA verhindert. Obwohl sich die Entwicklung eines therapeutischen Arzneimittels noch in einem frühen Stadium befindet, haben die bisherigen Ergebnisse das Potenzial von Lugdunin zur Behandlung von Hautinfektionen bestätigt.

Komodo Drachenblut

Neben der direkten Aufnahme von Antibiotika aus der Natur können Wissenschaftler auch künstliche Verbindungen synthetisieren. 2017 identifizierten Forscher in den USA eine Verbindung mit antibiotischer Aktivität im Blut des Komodo-Drachen. Sie konnten dann eine modifizierte synthetische Version namens DRGN-1 entwerfen, die noch effektiver war als die ursprüngliche Verbindung.

DRGN-1 könnte besonders nützlich sein, wenn es zu einem therapeutischen Mittel entwickelt wird, da es die Anzahl der Bakterien verringert und gleichzeitig die Wundheilung beschleunigt. Obwohl sich die Entwicklung noch in einem frühen Stadium befindet, deuten vorläufige Experimente an Mäusen darauf hin, dass es sich lohnt, sie zu entwickeln.

Dieser Artikel wurde ursprünglich im World Economic Forum veröffentlicht.


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