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Forscher entwickeln schnelles Suchverfahren für neue Antibiotika

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BASEL - Forschende der ETH Zürich haben ein Verfahren entwickelt, um eine grosse Zahl Moleküle auf ihre antibiotische Wirkung hin zu testen. Damit haben sie bereits mehrere neue Antibiotika-Kandidaten entdeckt.

Die Medizin braucht dringend neue Antibiotika, weil Bakterien zunehmend resistent gegen die bisherigen Wirkstoffe werden. Ein neues Verfahren von Forschenden des ETH-Departments für Biosysteme in Basel könnte die Suche nach neuen antibakteriellen Stoffen unterstützen.

Die Methode beruht dabei auf einem althergebrachten Verfahren, mit dem auch schon Alexander Fleming vor 90 Jahren zufällig das Penicillin entdeckte: Ein Schimmelpilz geriet auf eine Bakterienplatte, produzierte den antibakteriellen Stoff und tötete die Bakterien ab. Ebenso werden neue Antibiotika-Kandidaten getestet, indem man ihre Fähigkeit überprüft, Bakterien in einer Petrischale abzutöten.

Forschende um Steven Schmitt und Sven Panke von der ETH haben diese Methode modernisiert und miniaturisiert, wie die Hochschule am Montag mitteilte. Ihr neues Verfahren nennen sie demnach in Anlehnung an Alexander Fleming "Nano-Fleming". Sie stellten es kürzlich im Fachblatt "Nature Chemical Biology" vor.

Gel-Kügelchen statt Petrischale

Anstelle einer Petrischale benutzen die Forschenden kleine Gel-Kügelchen mit einem Durchmesser von nur einem halben Millimeter. In diese betten sie mehrere grün-fluoreszierende Sensor-Bakterien ein und pro Kügelchen einen Mikroorganismus, der einen womöglich antibakteriellen Stoff produziert.

Wirkt der Stoff tatsächlich als Antibiotikum, sterben die Sensor-Bakterien ab. Ansonsten wachsen sie und vermehren sich. Anhand der grünen Fluoreszenz können die Forschende mithilfe einer Hochdurchsatz-Sortierungstechnik die nur schwach leuchtenden Kügelchen von den anderen absondern und genauer untersuchen, welcher Mikroorganismus und welcher antibakterielle Stoff darin steckt.

Dadurch werde es möglich, Mikroorganismen und die von ihnen produzierten Stoffe im Hochdurchsatz auf ihre antibakterielle Wirkung hin zu testen, schrieb die ETH. "Während es heute mit herkömmlichen Methoden bis zu einem Jahr dauert, um 10'000 Wirkstoffproduzenten zu testen, können wir innerhalb von wenigen Tagen Millionen von Varianten untersuchen", liess sich Schmitt zitieren.

Elf Wirkstoff-Kandidaten entdeckt

Mit diesem Ansatz durchsuchten die Forschenden zusammen mit Kollegen aus den Niederlanden und Deutschland eine Sammlung von 6000 kurzen Eiweissen auf ihre antibakterielle Wirkung. Dabei handelte es sich um Abwandlungen einer Gruppe bereits bekannter Wirkstoffe, sogenannter Lantibiotika. Den Forschenden ging es darum herauszufinden, ob sie durch Veränderung der Struktur dieser Wirkstoffe noch wirksamer - oder für resistente Bakterien wieder wirksam - machen könnten.

Mit der Nano-Fleming-Methode stiessen sie auf elf vielversprechende Kandidaten. In einem nächsten Schritt wollen sie deren Eignung für die Medizin testen, hiess es.

Die Anwendungsmöglichkeiten seien aber noch vielfältiger: Auch in Bodenproben, auf der menschlichen Haut oder im Speichel liessen sich damit neue Antibiotika-Kandidaten aufspüren. Zudem liesse sich das Verfahren anpassen, um beispielsweise die Stabilität von Antibiotika in der menschlichen Blutbahn oder die Wirksamkeit gegen resistente Bakterien zu prüfen.

Durch Einsatz verschiedener Sensor-Bakterien mit verschiedenen Fluoreszenz-Farbstoffen liessen sich zudem Wirkstoffe suchen, die krankmachende Bakterien abtöten, aber "guten" Bakterien, beispielsweise der gesunden Haut- oder Mundflora, keinen Schaden zufügen. Die Forschenden planen laut ETH entsprechende Weiterentwicklungen, sowie die Gründung eines Spin-Off Unternehmens.

Notiz:

Fachartikellink: https://www.nature.com/articles/s41589-019-0250-5

Quelle: SDA / Keystone - 29.04.2019, Copyrights Bilder: Adobe Stock







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