Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie multiresistente Keime entschärft werden können

03.02.2017

HZI-Forscher analysieren Voraussetzungen für die Anwendbarkeit von Antivirulenz-Strategien

Zunehmende Antibiotikaresistenzen zahlreicher Krankheitserreger sind eine der größten Herausforderungen der modernen Medizin. Viele der gängigen Antibiotika zeigen hierdurch schon heute keine Wirkung mehr. Daher sind Alternativen zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Bakterien, wie beispielsweise die Antivirulenz-Therapie, dringend notwendig.


Elektronenmikroskopische Aufnahme von Staphylococcus aureus.

HZI/Manfred Rohde

Antivirulenz-Therapien zielen darauf ab, die Eigenschaften eines Erregers, die eine erfolgreiche Besiedlung des Wirtes ermöglichen – sogenannte Virulenzfaktoren – durch spezifische Arzneistoffe direkt im Körper abzuschwächen. Um die Anwendbarkeit dieser Antivirulenz-Strategien zu überprüfen, entschlüsselten HZI-Forscher jetzt erstmals im Organismus – also in vivo – mittels modernster Sequenziermethoden das Zusammenspiel von Bakterien mit dem Immunsystem von Mäusen.

Am Beispiel von Staphylococcus aureus entdeckten sie, dass sich Unterschiede in der Immunantwort von Mäusen und die daraus resultierenden unterschiedlichen Krankheitsverläufe stark auf die Ausprägung der spezifischen Virulenz eines Erregers auswirken. Dies wiederum beeinflusst die Effektivität von Antivirulenz-Strategien.

Da sich die Immunantwort auch bei Menschen individuell unterscheidet, zeigen diese Ergebnisse, dass ein erfolgreicher Einsatz der Antivirulenz-Therapie in der Klinik vor allem im Rahmen einer personalisierten Infektionsmedizin möglich sein wird. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher jetzt im Fachjournal Nature Communications.

Infektionen mit multiresistenten Keimen nehmen weltweit zu, was zu schweren Komplikationen etwa bei Gelenkoperationen, in der Chemotherapie oder bei der Versorgung von Frühchen führen kann. Bereits jetzt sterben weltweit mehr als 700.000 Menschen pro Jahr an Infektionen mit resistenten Erregern. Viele Forscher arbeiten deshalb an neuen Antibiotika und alternativen antimikrobiellen Medikamenten.

Eine besonders attraktive Option ist die Antivirulenz-Therapie, die darauf abzielt, mit speziellen Medikamenten spezifische Virulenzfaktoren eines Krankheitserregers auszuschalten – er selbst bleibt dabei am Leben. Konkret werden zum Beispiel Haftmoleküle oder die Kommunikationsschnittstellen der Bakterien – sogenannte Quorum-Sensing-Signale – blockiert.

Wissenschaftler arbeiten daran, mithilfe dieser Strategie bakterielle Krankheitserreger während der Infektion so zu stören, dass sie nicht in der Lage sind, den Wirtsorganismus effektiv zu besiedeln und Infektionen auszulösen.

„Durch die Antivirulenz-Therapie wird das Immunsystem des Wirtes in die Lage versetzt, die Infektion mit dem abgeschwächten Erreger selbst oder mit Unterstützung eines Antibiotikums zu besiegen“, sagt Prof. Eva Medina, Leiterin der Abteilung Infektionsimmunologie am HZI.

„Da die Keime am Leben und vermehrungsfähig bleiben, entsteht kein Selektionsdruck, wodurch wiederum eine Resistenzbildung verhindert werden soll.“ Das Konzept der Antivirulenz-Therapie stecke allerdings noch in den Kinderschuhen und es seien weitere umfangreiche Forschungsarbeiten notwendig, um es in die Praxis zu überführen. „Ein sehr wichtiger Aspekt, der bei der Entwicklung neuer Antivirulenz-Konzepte berücksichtigt werden muss, ist die Tatsache, dass sich die krankmachenden Eigenschaften eines Erregers nicht immer gleich ausbilden“, sagt Medina.

„Die spezifische Ausprägung dieser Eigenschaften wird stark durch die direkte Umgebung während der Infektion beeinflusst.“ Es sei daher wichtig zu verstehen, welchen Einfluss die spezifische Immunantwort des einzelnen Individuums auf die Genaktivität eines Krankheitserregers hat. Dies haben die Wissenschaftler am HZI jetzt am Beispiel des bedeutenden Krankenhauskeims Staphylococcus aureus untersucht.

„Für die Studie wurden Infektionsexperimente mit verschiedenen Mauslinien durchgeführt“, sagt Robert Thänert, Wissenschaftler im Team von Eva Medina. „Eine der untersuchten Mauslinien reagierte sehr empfindlich auf Staphylococcus aureus und entwickelte infolge der Infektion eine starke Sepsis. Eine zweite Mauslinie zeigte dagegen nur einen sehr milden Krankheitsverlauf.“ Die anschließende Sequenzierung der RNA-Profile – also der Gesamtheit aller aktiven Gene – machte es erstmals möglich, in lebenden Organismen während einer Infektion gleichzeitig die genetische Aktivität von Wirt und Krankheitserreger zu bestimmen.

Eva Medina ergänzt: „Durch die Kombination der RNA-Profile des Erregers mit denen eines resistenten und eines empfindlichen Wirtes konnten wir zeigen, dass sich Unterschiede in der Immunantwort des Wirtes auf die Genaktivität von Staphylococcus aureus während der Infektion auswirken. Die bei Mäusen bestehende Variabilität gegenüber Staphylococcus-Bakterien wird auch bei Menschen beobachtet und resultiert unter anderem aus Unterschieden des Alters oder der spezifischen genetischen Ausstattung.“

Dass es vom Wirt abhängt, wie stark die Virulenzfaktoren von Krankheitserregern ausgeprägt werden, könnte eine effektive Anwendung von Antivirulenz-Therapien jedoch auch limitieren. „Dies ist eine sehr wichtige Information aus der Studie, um funktionierende Antivirulenz-Konzepte zu entwickeln“, sagt Eva Medina. „Im besten Fall sind die krankmachenden Faktoren der Bakterien, auf die künftige Therapien abzielen sollen, nicht wirtsabhängig.“ Anderenfalls müsse die Antivirulenz-Strategie für verschiedene Patienten individuell angepasst werden. Prinzipiell, so die HZI-Forscher, sei die entwickelte in vivo-Methode auf verschiedene Erreger anwendbar und könne damit weitere wichtige Forschungsexperimente anregen, um die Antivirulenz-Therapie als auf den Patienten maßgeschneiderte – personalisierte – Behandlung in der Klinik einzusetzen.

Originalpublikation:
Robert Thänert, Oliver Goldmann, Andreas Beineke and Eva Medina: Host-inherent variability influences the transcriptional response of Staphylococcus aureus during in vivo infection. Nature Communications, 2017; doi: 10.1038/NCOMMS14268

Die Pressemitteilung und Bildmaterial finden Sie auch auf unserer Webseite unter dem Link https://www.helmholtz-hzi.de/de/aktuelles/news/ansicht/article/complete/wie_mult...

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung:
Am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) untersuchen Wissenschaftler die Mechanismen von Infektionen und ihrer Abwehr. Was Bakterien oder Viren zu Krankheitserregern macht: Das zu verstehen soll den Schlüssel zur Entwicklung neuer Medikamente und Impfstoffe liefern. http://www.helmholtz-hzi.de

Ihre Ansprechpartner:
Susanne Thiele, Pressesprecherin
susanne.thiele@helmholtz-hzi.de
Dr. Andreas Fischer, Wissenschaftsredakteur
andreas.fischer@helmholtz-hzi.de

Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
Presse und Kommunikation
Inhoffenstraße 7
D-38124 Braunschweig

Tel.: 0531 6181-1400; -1405

Susanne Thiele | Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Krebszellen Winterschlaf halten
16.07.2018 | Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden

nachricht Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit
16.07.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Im Focus: Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Die Physiker der Technischen Universitäten München und Dresden sowie von der Universität zu Köln können damit die Eigenschaften dieser für Grundlagenforschung und Anwendungen gleichermaßen interessanten Magnetstrukturen noch eingehender erforschen.

Strudel kennt jeder aus der Badewanne: Wenn das Wasser abgelassen wird, bilden sie sich kreisförmig um den Abfluss. Solche Wirbel sind im Allgemeinen sehr...

Im Focus: Neue Steuerung der Zellteilung entdeckt

Wenn eine Zelle sich teilt, werden sämtliche ihrer Bestandteile gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt. UZH-Forschende haben nun ein Enzym identifiziert, das sicherstellt, dass auch Zellbestandteile ohne Membran korrekt aufgeteilt werden. Ihre Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krebs, neurodegenerative Krankheiten, Alterungsprozessen und Virusinfektionen.

Man kennt es aus der Küche: Werden Aceto balsamico und Olivenöl miteinander vermischt, trennen sich die beiden Flüssigkeiten. Runde Essigtropfen formen sich,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

Materialien für eine Nachhaltige Wasserwirtschaft – MachWas-Konferenz in Frankfurt am Main

11.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vertikales Begrünungssystem Biolit Vertical Green<sup>®</sup> auf Landesgartenschau Würzburg

16.07.2018 | Architektur Bauwesen

Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Krebszellen Winterschlaf halten

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics