Von Insekten lebende Bakterien könnten neue Antibiotika liefern
Viele der heute verwendeten Antibiotika stammten von Bakterien, die im Boden leben. Jüngste Forschungsergebnisse zeigen nun, dass Bakterien, die von Insekten leben, bei der Bekämpfung gängiger arzneimittelresistenter Superbugs wirksamer sein können als Bakterien aus dem Boden.
Wissenschaftler der Universität von Wisconsin-Madison haben die größte und gründlichste Untersuchung durchgeführt, die jemals zur antibiotischen Aktivität von Mikroben durchgeführt wurde, die von Insekten leben.
Ein Highlight der neuen Studie ist die Entdeckung eines neuen Antibiotikums in der Cyphomyrmex Ameise, eine brasilianische Art, die Pilze züchtet. Die Forscher nannten die Verbindung Cyphomycin.
Labortests zeigten, dass Cyphomycin Pilze bekämpfen kann, die die meisten anderen Antibiotika besiegt haben. Die Verbindung behandelte auch eine Pilzinfektion bei Mäusen, ohne toxische Nebenwirkungen hervorzurufen.
In einem neueren Naturkommunikation In einem Papier zu diesen Ergebnissen erklärt das Team, dass ein Mangel an neuen Antibiotika zur wachsenden globalen Bedrohung durch antibiotikaresistente Infektionen beiträgt.
"Durch unsere systematische Bewertung", so die Autoren, "zeigen wir, dass Insektenmikrobiome eine vielversprechende Quelle für neuartige Naturstoffe darstellen."
Die zunehmende Gefahr von Antibiotikaresistenzen
Antibiotikaresistenz entsteht, wenn infektiöse Bakterien, Pilze und andere Krankheitserreger nicht mehr Medikamenten erliegen, die sie früher abgetötet haben. Stattdessen wachsen sie weiter.
Infektionen aufgrund von Antibiotika-resistenten Krankheitserregern erfordern in der Regel längere Krankenhausaufenthalte und eine größere Anzahl von Nachuntersuchungen durch Ärzte. Darüber hinaus haben Behandlungen tendenziell höhere Kosten und toxischere Nebenwirkungen.
Im Jahr 2018 veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) Überwachungsdaten, die die Schwere der globalen Bedrohung durch Antibiotikaresistenzen bestätigten.
Die Daten zeigen, dass weltweit einige der häufigsten Infektionen medikamentenresistent werden.
In den Vereinigten Staaten schätzen die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC), dass antibiotikaresistente Bakterien mindestens 2 Millionen Menschen infizieren und jedes Jahr 23.000 Todesfälle verursachen.
Ein zentrales Anliegen in Bezug auf die globale Antibiotikaresistenzkrise ist, dass die Art und Anzahl der in der Pipeline befindlichen neuen Medikamente nicht ausreichen wird, um die Bedrohung zu überwinden.
Die WHO wiederholte ihre Warnung in einem Bericht von 2017. Die globale Agentur gab an, dass die meisten der 51 Antibiotika in der klinischen Entwicklung „Modifikationen bestehender Klassen von Antibiotika“ waren und nur kurzfristige Lösungen anbieten würden.
Genauso viele Bakterien in Insekten wie im Boden
Die meisten Arten von Antibiotika, die heute verwendet werden, stammen von Streptomyces Bakterien, eine große Gattung, die sich vor etwa 400 Millionen Jahren zu entwickeln begann.
In diesem Zeitraum Streptomyces Arten haben sich entwickelt und an verschiedene Lebensräume wie Boden und Insekten angepasst. Die Chemie in den Verbindungen, die die Bakterien produzieren, spiegelt ihre unterschiedlichen Abstammungslinien wider.
Genetische Studien haben gezeigt, dass nur ein Stamm von Streptomyces könnte möglicherweise Dutzende von Verbindungen produzieren, die denen ähneln, die bereits als Antibiotika verwendet werden. Darüber hinaus enthalten die Bakterien eine große Anzahl von „relevanten biosynthetischen Gensätzen“.
Aus diesen Gründen studieren Wissenschaftler intensiv Streptomyces Bakterien mit der Erwartung, neue Medikamente zur Bekämpfung der Antibiotikaresistenz zu entdecken.
Die Autoren der neuen Studie weisen jedoch darauf hin, dass nach neuartigen Antibiotika im Boden gesucht wird Streptomyces "Bekannte Verbindungen weitgehend wiederentdecken." Sie stellen auch fest, dass keine Studien systematisch nach Mikrobiomen gesucht haben. Also entschieden sie sich, sich darauf zu konzentrieren Streptomyces bei Insekten.
Sie sammelten mehr als 2.500 Insektenarten, von Ameisen, Bienen und Fliegen bis hin zu Käfern, Motten, Schmetterlingen und vielem mehr. Rund ein Drittel stammte aus Regionen mit gemäßigtem Klima, ein weiteres Drittel aus den Tropen und der Rest aus kälteren Gebieten wie der Arktis.
Die Forscher stellen fest, dass entgegen der "vorherrschenden Annahme", dass Streptomyces Arten kommen im Boden am häufigsten vor, ihre Ergebnisse legen nahe, dass die Bakterien in Insekten ebenso reichlich vorhanden sind.
Bakterien von Insekten sind stärker
Die Insekten ergaben mehr als 10.000 zu testende Bakterienstämme. Die Forscher untersuchten auch 7.000 Stämme, die aus Boden und Pflanzen stammten.
Es folgte eine sehr leistungsstarke, intensive Testbatterie mit insgesamt mehr als 50.000 Versuchen.
Das Team testete, wie gut jeder Stamm von Streptomyces konnte das Wachstum von 24 verschiedenen Arten von Keimen stoppen, darunter einige, die ernsthafte Schäden verursachen können, wie der Methicillin-resistente Superbug Staphylococcus aureus (MRSA).
Die Ergebnisse zeigten das Streptomyces Stämme, die von Insekten stammten, konnten infektiöse Bakterien und Pilze stärker bekämpfen als Stämme, die aus Erde oder Pflanzen stammten.
Das Team testete auch einige der vielversprechenderen Stämme bei Mäusen. Diese Stämme waren sehr wirksam bei der Abtötung von Bakterien- und Pilzinfektionen, und nur wenige hatten toxische Nebenwirkungen.
In einem anderen Teil der Studie konzentrierten sich die Forscher auf Cyphomycin, eine antimykotische Verbindung, in der sie gefunden hatten Streptomyces Bakterien auf dem Brasilianer Cyphomyrmex pilzwachsende Ameise.
Nachdem sie die chemische Struktur von Cyphomycin analysiert hatten, reinigten sie es und zeigten, dass es behandeln kann Candida albicans in Mäusen. C. albicans ist ein Pilz, der häufig Menschen mit einem geschwächten Immunsystem infiziert. Die Verbindung schien auch wenige toxische Nebenwirkungen bei den Mäusen zu haben.
Lassen Sie Insekten „die Prospektion machen“
Das Team war nicht überrascht, dass Insekten eine reichhaltige Quelle für neue Antibiotika sein könnten. Das Überleben von Insekten hängt von der Koevolution mit Mikroben ab, die bei der Bekämpfung von Krankheitserregern helfen, die sich ebenfalls entwickeln.
Die Forscher weisen auch darauf hin, dass die Bakterien, da sie sich mit Insekten zusammen entwickelt haben, zwei Vorteile bieten könnten. Erstens sind sie weniger toxisch und zweitens könnten sie gegen arzneimittelresistente Krankheitserreger wirksam sein.
"Die Insekten suchen für uns", sagt Cameron R. Currie, Professor für Bakteriologie und leitender Autor der Studie.
Er und seine Kollegen schließen daraus:
„Das Versprechen von Insekten Streptomyces Als neue Quelle für antimikrobielle Mittel hat es das Potenzial, die stagnierenden Pipelines zur Entdeckung von Antibiotika und Antimykotika wiederzubeleben. “
