Forscher haben einen neuen Bakterienkiller entdeckt, der häufige durch Burkholderia-Bakterien verursachte Lungeninfektionen bekämpfen kann und ein spannendes Potenzial für biotechnologische Anwendungen bietet.
Der Burkholderia cepacia-Komplex ist eine Gruppe von Bakterien, die Lungeninfektionen verursachen können, die für Menschen mit schweren Lungenerkrankungen, insbesondere Mukoviszidose, tödlich sein können. Durch Burkholderia cenocepacia verursachte Infektionen sind schwer zu behandeln, da sie Antibiotika umgehen können, indem sie sie aus der Bakterienzelle zurückpumpen oder sich in menschlichen Zellen verstecken.
Wissenschaftler des Sagona-Labors an der University of Warwick, Großbritannien, waren daran interessiert, einen Weg zu finden, diese flüchtigen Bakterien ins Visier zu nehmen. Eine Methode, die Forscher umfassender untersuchen, ist der Einsatz von Bakteriophagen (Phagen). Phagen sind natürlich vorkommende Viren, die Bakterien infizieren und abtöten können. Es gibt mehr Phagen auf der Welt als Bakterien, Tiere und Menschen zusammen, aber sie werden im Vereinigten Königreich noch nicht in großem Umfang als klinische Behandlung eingesetzt, außer als letztes Mittel.
Die Forscher überlegten zunächst, wo sie nach Phagen suchen sollten, die B. cenocepacia angreifen und abtöten können, in der Hoffnung, alternative Therapeutika für Menschen bereitzustellen, die an einer Infektion leiden. Abwasser, insbesondere aus Krankenhäusern, ist eine hervorragende Quelle für Phagen, die bestimmte Bakterien angreifen können. Wenn Burkholderia im Abwasser vorhanden ist, sind aufgrund des Eintrags von Bakterien vom Menschen auch Phagen vorhanden, die diese Bakterien infizieren und abtöten können und von Wissenschaftlern isoliert werden können.
Dr. Jessica Lewis, die die Studie durchführte, entnahm zunächst Abwasserproben aus Kläranlagen außerhalb von Coventry, Großbritannien, und isolierte einen für B. cenocepacia spezifischen Phagen. Bei den Tests tötete der Phagen nicht nur B. Cenocepacia ab, sondern die Analyse ergab auch, dass es sich bei dem Phagen um einen sogenannten Jumbo-Phagen handelte. Ein Jumbo-Phage hat ein Genom, das mehr als doppelt so groß ist wie ein durchschnittlicher Phagen. Es ist selten – seit der ersten Isolierung im Jahr 1978 wurden nur ein paar hundert Jumbo-Phagen entdeckt.
Die Entdeckung eines Jumbo-Phagen ist aufgrund des Potenzials der unbekannten Elemente seines Genoms besonders spannend. Mehr als 400 Gene (rund 85 % aller Gene) im neuen Phagen haben unbekannte Funktionen. Dr. Lewis und ihre Kollegen sequenzieren nun die DNA ihres Jumbo-Phagen, um potenzielle Gene mit leistungsstarken neuen Funktionen zu identifizieren.
Laut Dr. Lewis ist dies erst der Anfang: „Die Phagentherapie mit regulären Phagen ist Schritt A, aber wenn wir nicht wollen, dass sich Resistenzen und ähnliche Probleme wie bei Antibiotika wiederholen, müssen wir sie optimieren.“ Dr. Lewis und ihr Team hoffen, dass sie durch die Sequenzierung des Genoms des Jumbo-Phagen DNA finden können, die so manipuliert werden kann, dass sie weitere biologische Waffen enthält, wodurch das Arsenal an Werkzeugen des Phagen zur gezielten Bekämpfung und Tötung von B. cenocepacia erweitert wird.
Während noch viel mehr Forschung erforderlich ist, um auf die Anwendung von Phagen beim Menschen und in der Klinik hinzuarbeiten, sind die Forscher auch durch die britische Politik eingeschränkt.
Dr. Lewis sagte: „Derzeit können wir im Vereinigten Königreich keine eigenen Phagentherapeutika herstellen. Wir müssten die Phagen hier isolieren und diese an zertifizierte Phagenunternehmen entweder auf dem europäischen Festland oder in Amerika schicken, damit diese gereinigte Phagencocktails herstellen können.“ (die für die Phagentherapie zugelassen sind und bei Patienten angewendet werden können) und senden diese an uns zurück.“
Trotz dieser Einschränkungen verfolgen Dr. Lewis und ihr Team weiterhin den Einsatz von Phagen gegen B. cenocepacia und hoffen, dass ihre Arbeit zum Reichtum der Phagenforschung beitragen wird, die eines Tages zur Behandlung von Patienten eingesetzt werden kann.
Dr. Jessica Lewis wird ihre Daten auf der diesjährigen Microbiology Society vorstellen Jährliche Konferenz die von Montag, 8. April bis Donnerstag, 11. April 2024 im Edinburgh International Convention Centre stattfinden wird. Ihr Vortrag „Characterization of a novel flagellotropic phage targeting Burkholderia cenocepacia“ findet am Montag, 8. April, um 16:00 Uhr statt.
Zur Verfügung gestellt von der Microbiology Society