Forscher entdecken ausgeklügelten Mechanismus, mit dem Bakterien Antibiotika widerstehen

Forscher haben einen signifikanten und bisher unbekannten Mechanismus entdeckt, den viele Bakterien nutzen, um Antibiotika zu widerstehen.

Mithilfe einer Kombination aus Berechnungen und physikalischen Beobachtungen im Labor haben die Forscher einen ausgeklügelten Prozess entschlüsselt, den einige häufig vorkommende Bakterien verwenden, um sich vor der Klasse der Rifamycin-Antibiotika zu retten, die natürlich vorkommen und auch zur Behandlung von Infektionskrankheiten hergestellt werden.

Rifamycine wirken, indem sie an RNA-Polymerase binden, ein Protein, das für das Leben von Bakterien essentiell ist.

Die resistenten Bakterien, die in der Umwelt und in einigen menschlichen Krankheitserregern weit verbreitet sind, haben ein Protein entwickelt, das das Antibiotikum aus der RNA-Polymerase ausstoßen kann. Sobald das Rifamycin gelöst ist, verwenden sie speziell angepasste Proteine, um es anzugreifen und zu zerstören.

„Was wir entdeckt haben, ist ein brandneuer Trick im Ärmel von Bakterien, um dieser Klasse von Antibiotika zu entgehen“, erklärt der Forscher Gerry Wright, der den bei McMaster ansässigen Global Nexus for Pandemics and Biological Threats leitet. „Es ist wie ein Doppelschlag. Es ist faszinierend und so schlau.“

Die Entdeckung zeigt, dass die Mechanismen der antimikrobiellen Resistenz (AMR) komplexer und hochentwickelter sind, als Wissenschaftler bisher angenommen hatten.

Jetzt durchforsten Wright und seine Kollegen ihre Datenbank mit Zehntausenden von Proben, um zu sehen, ob andere Bakterien parallele Prozesse verwenden und ob sie Schwachstellen aufdecken, die ausgenutzt werden können, um dringend benötigte neue Antibiotika herzustellen.

Ihre Arbeit wird in einem Artikel beschrieben, der heute online in der einflussreichen Zeitschrift veröffentlicht wurde Molekulare Zelle. Wrights Co-Autoren sind Matthew Surette, Kalinka Koteva und Nicholas Waglechner.

Wright sagt, die Entdeckung gebe ihm neuen Respekt für die Anpassungsfähigkeit der Natur und erneuere seinen Enthusiasmus, andere Methoden zu finden und aufzudecken, die Bakterien verwenden, um ihr Überleben zu sichern.

„Wir sind seit vielen Jahren mit diesem AMR-Problem konfrontiert“, sagt Wright. „Jedes Mal, wenn wir denken, wir hätten herausgefunden, wie Bakterien Antibiotika widerstehen, kommt so etwas wie das hierher, um uns wissen zu lassen, dass es Tricks gibt, an die wir vorher nicht einmal gedacht hatten.“

AMR ist ein riesiges und wachsendes globales Gesundheitsproblem, das viel mehr Aufmerksamkeit und viel mehr Forschungsressourcen erfordern sollte, sagt Wright.

Obwohl die Wirksamkeit von Penicillin, Rifamycin und anderen etablierten Antibiotikabehandlungen schnell nachlässt, entwickeln die meisten Pharmaunternehmen nicht aktiv neue Antibiotika, sagt er.

Wright erklärt, dass die Erforschung und Entwicklung von Arzneimitteln enorm teuer ist und die finanzielle Rentabilität von Investitionen in Antibiotika gering wäre, da sie nicht so viel Umsatz generieren wie verschreibungspflichtige Medikamente, die Patienten jahrelang am Stück einnehmen.

Die Bedrohung durch AMR für die öffentliche Gesundheit ist einfach zu groß, um sie zu ignorieren, und erfordert die Zusammenarbeit zwischen Regierungen, Universitäten und Herstellern, sagt Wright.

„Wir müssen die Menschen immer wieder daran erinnern, wie trickreich diese Keime sind. Wir haben uns alle in den letzten zweieinhalb Jahren auf COVID konzentriert, aber AMR ist immer noch ein enormes Problem, und diese Bakterien haben ihre Resistenzmechanismen weiter entwickelt und diversifiziert. “ er sagt. „Wir müssen weiter daran arbeiten, dass wir den Feind wirklich verstehen.“