Innerhalb einer Woche erhalten zwei Forscher aus Leiden ihre Doktortitel, jeder von ihnen auf einem wichtigen Schritt im Kampf gegen Bakterien, die immer resistenter gegen Antibiotika werden.
Als Alexander Fleming 1928 das erste Antibiotikum Penicillin entdeckte, schien es ein tödlicher Schlag für krankheitserregende Bakterien wie Salmonellen und Meningokokken zu sein. In Wirklichkeit war es nur ein Neuanfang im laufenden evolutionären Wettlauf zwischen Bakterien und Menschen. Die Evolution ist nie abgeschlossen und Bakterien mutieren schnell, was sie in dieser Rasse besonders geschickt macht. Solange wir großzügig verschiedene Antibiotika verwenden, werden sich mit der Zeit immer Bakterienstämme entwickeln, die solchen Antibiotika widerstehen können.
Nathaniel Martin, Professor für biologische Chemie, vertritt Team Human in diesem evolutionären Kampf. Er arbeitet an taktischen Maßnahmen, um bakterielle Resistenzen zu überlisten. Jetzt darf er zweimal in einer Woche sein akademisches Gewand tragen, um an der Doktorverteidigung zweier von ihm betreuter Forscher teilzunehmen.
1. Besiege das Enzym und damit das Bakterium
Am 17. Januar verteidigt Nicola Wade ihre Dissertation. Sie erforschte Möglichkeiten, Bakterien wieder empfindlich gegenüber vorhandenen Antibiotika zu machen. Martin erklärt: „Mit einem bestimmten Enzym, der Metallo-β-Lactamase oder kurz MBL, können immer mehr Bakterien Penicillin-ähnliche Antibiotika einfach zerstören.“ Es wurden umfangreiche Untersuchungen zu Molekülen durchgeführt, die diese MBL-Enzyme blockieren können.
„Nicola hat einen umfassenden Überblick über die vielversprechendsten Moleküle zusammengestellt. Der Einsatz von MBL-Blockern ist eine Strategie, die Pharmaunternehmen jetzt aktiv verfolgen. Nicolas Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse darüber, welche Moleküle am vielversprechendsten sind.“
2. Patent für einen vielversprechenden neuen Stoff
Am 23. Januar wird Karol Al Ayed seine Dissertation über eine andere Angriffsstrategie verteidigen. Martin sagt: „Basierend auf Karols Forschung haben wir erfolgreich ein Patent für eine neue Klasse von Antibiotika angemeldet.“
Während seiner Doktorarbeit untersuchte Al Ayed eine vielversprechende neue antibakterielle Verbindung, Laterocidin, die 2018 von Forschern in Hongkong identifiziert wurde, die jedoch aus natürlichen Quellen nur schwer in großen Mengen isoliert werden kann. Martin fügt hinzu: „In unserer Abteilung können wir solche Moleküle komplett von Grund auf synthetisieren.“
Al Ayed konnte nicht nur Laterocidin synthetisieren, sondern auch Analoga, die stabiler sind und möglicherweise als Medikament noch vielversprechender sind. „Sie haben sich bei Mäusen als wirksam und sicher erwiesen. Der nächste Schritt besteht nun darin, festzustellen, ob diese Substanzen auch beim Menschen wirksam und sicher sind.“ Dies wird mehrere Jahre dauern, aber Team Human hat etwas Wesentliches in der Hand.
Gramnegative Bakterien: Besonders schwierig zu bekämpfen
In beiden Fällen konzentrierten sich die Forschungsarbeiten der von Martin betreuten Doktoranden auf gramnegative Bakterien. Da sie über eine schützende Außenmembran verfügen, neigen diese Bakterien weniger dazu, sich mit dem Farbstoff Kristallviolett zu verfärben, ein Effekt, der 1884 von Hans Christian Gram beobachtet wurde. Im Gegensatz dazu färben sich sogenannte Gram-positive Bakterien blauviolett, wenn sie mit demselben Farbstoff behandelt werden .
Grampositiven Zellen fehlt eine äußere Membran, die dem Farbstoff den Zugang zu ihrer Zellwand ermöglicht und den Farbstoff Kristallviolett binden und absorbieren kann. Martin erklärt: „Während grampositive Bakterien häufiger vorkommen, sind gramnegative Bakterien schwerer abzutöten und häufiger multiresistent.“
Aus diesem Grund hat die Weltgesundheitsorganisation kürzlich drei besonders gefährliche gramnegative Arten, Acinetobacter, Pseudomonas und Enterobacteriaceae, zu den bedrohlichsten Arten auf ihrem Planeten gezählt Liste der vorrangigen Krankheitserreger. „Neue Antibiotika, die Infektionen mit solchen Bakterien behandeln können, werden dringend benötigt und bleiben ein Schwerpunkt des Forschungsprogramms meines Labors.“