Neue Waffe gegen resistente Erreger: Forscher haben eine neue Klasse von Antibiotika entdeckt. Die synthetischen Mittel wirken gegen gramnegative Bakterien und scheinen sogar gegen hartnäckige multiresistente Krankenhauskeime aktiv zu sein. Das Geheimnis dieser Durchschlagskraft ist der besondere Wirkmechanismus der Antibiotika: Sie blockieren den Aufbau der Außenmembran der Erreger und töten diese so effektiv ab, wie das Team im Fachmagazin „Nature“ berichtet.
Viele bakterielle Erreger sind inzwischen gegen gleich mehrere Antibiotikaklassen immun. Vor allem gramnegative Bakterien mit Resistenzen gegen Carbapenem- und Cephalosporin-Antibiotika stellen nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) eine wachsende Bedrohung dar. Diese Erreger können schwere und oft lebensbedrohliche Infektionen wie Lungen- oder Hirnhautentzündungen, Wundinfekte oder Blutvergiftungen verursachen – und oftmals wirkt noch nicht einmal mehr das Reserve-Antibiotikum Colistin gegen die Keime. Neue Antibiotika gegen diese Bakterien werden daher dringend benötigt.
Angriff auf die Außenmembran
Forscher um Anatol Luther vom Pharmaunternehmen Polyphor AG in Allschwil und Matthias Urfer von der Universität Zürich präsentieren nun einen möglichen Wirkstoffkandidaten: Die Wissenschaftler haben eine neue Klasse synthetischer Antibiotika entwickelt, die gegen diverse gramnegative Erreger wie Escherichia coli, Klebsiella oder Pseudomonas wirken.
Das Besondere an diesen neuen Medikamenten ist ihr Wirkmechanismus, wie Urfers Kollege John Robinson erklärt: „Die Antibiotika interagieren mit Proteinen der Außenmembran von gramnegativen Bakterien. Nach unseren Ergebnissen binden sie einerseits an fettähnliche Membrankomponenten, den sogenannten Lipopolysacchariden, und andererseits an das Membranprotein BamA.“
Bakterienzellen platzen
BamA ist der Hauptbestandteil des sogenannten Beta-Faltkomplexes (BAM), der für die Synthese der bakteriellen Außenmembran unerlässlich ist. Nachdem die Antibiotika an dieses Protein binden, wird die Membran zerstört – und damit eine wichtige Schutzhülle der Erreger. So schützt die Außenmembran Bakterien vor toxischen Umweltfaktoren und den Angriffen durch Antibiotika. Zudem ist sie für die Aufnahme und den Export von Nährstoffen und Signalmolekülen verantwortlich.
„Trotz ihrer Bedeutung zielen keine der bisher klinisch eingesetzten Antibiotika auf Schlüsselproteine, die für die Biogenese der Außenmembran erforderlich sind“, sagt Robinson. Dass diese Strategie wirkungsvoll ist, bestätigten Untersuchungen mit Zellkulturen und mit von Bakterien infizierten Mäusen. Demnach führt die Zerstörung der Außenmembran dazu, dass die Zellen platzen und die Infektion eingedämmt werden kann.
Wirkungsvoll gegen multiresistente Keime
Einige der getesteten Substanzen zeigten dabei sogar eine hohe Aktivität gegen multiresistente Pathogene, einschließlich der gramnegativen Mitglieder der sogenannten ESKAPE-Erreger. Die Abkürzung steht für eine Gruppe gefährlicher Krankenhauskeime, zu denen unter anderem resistente Stämme von Klebsiella pneumoniae und Pseudomonas aeruginosa gehören.
Wie die Wissenschaftler berichten, wollen sie eine der vielversprechenden Substanzen schon bald in Studien am Menschen testen. „POL7306, ein erstes Leitmolekül der neuartigen Antibiotika-Klasse, befindet sich derzeit in der präklinischen Entwicklung“, sagt Mitautor Daniel Obrecht von Polyphor. Bestätigt sich der Nutzen der Wirkstoffe, könnten sie die ersten Antibiotika sein, die seit den 1960er Jahren gegen diese gramnegativen Bakterien auf den Markt kommen.
„Dies hätte das Potenzial, effektiv gegen lebensgefährliche Infektionen vorgehen zu können und damit ein dringendes medizinische Bedürfnis zu erfüllen“, so das Fazit der Forscher. (Nature, 2019; doi: 10.1038/s41586-019-1665-6)
Quelle: Universität Zürich
