Arzneimittelresistenz: Die Verbindung „Trojanisches Pferd“ tötet Bakterien von innen ab
Gallium - eine eisenähnliche Verbindung - ähnelt Lebensmitteln und kann Bakterien dazu verleiten, sie zu essen. Einmal drinnen, zerstört es die Mikroben. In einer neuen Studie verwendeten die Forscher die Verbindung erfolgreich zur Behandlung von Lungeninfektionen bei Mäusen und Menschen.
Die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten (CDC) haben Antibiotikaresistenzen als "eine der größten Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit unserer Zeit" eingestuft.
In den Vereinigten Staaten entwickeln jedes Jahr mehr als 2 Millionen Menschen eine behandlungsresistente Infektion, und 23.000 Menschen sterben daran.
Daher stand die Bekämpfung von Superbugs im Mittelpunkt vieler neuerer Forschungen. Wissenschaftler haben mathematische Analysen angewendet, um alle Wirkstoffkombinationen zu untersuchen, die behandlungsresistente Bakterien abtöten können, und einige haben sich der Natur zugewandt, um das antimikrobielle Potenzial von Verbindungen wie Zwiebelextrakt zu untersuchen.
Jetzt versuchen Forscher einen „heimlichen“ Ansatz. Wissenschaftler unter der Leitung von Pradeep Singh, Professor für Mikrobiologie und Medizin an der Medizinischen Fakultät der Universität Washington in Seattle, haben ein Molekül untersucht, das Bakterien von innen zerstören kann.
Das Molekül ist ein Metall namens Gallium und ähnelt Eisen. Prof. Singh und sein Team entwickelten einen Ansatz, bei dem sie, anstatt zu versuchen, Bakterien von außen zu zerstören, die Mikroben dazu „lockten“, das Molekül zu „essen“, das wie Nahrung aussieht.
Sie testeten ihren Ansatz sowohl bei Mäusen als auch beim Menschen und veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Wissenschaftliche translationale Medizin.
Ein Schraubenschlüssel im Ernährungssystem der Bakterien
Prof. Singh und Kollegen konzentrierten ihre Bemühungen auf den Superbug namens Pseudomonas aeruginosa, die an mehreren Stellen Infektionen verursacht - einschließlich der Lunge und der Harnwege.
Prof. Singh erklärt, warum sich die Wissenschaftler wegen seiner antimikrobiellen Eigenschaften an Gallium gewandt haben. "Der Körper unternimmt große Anstrengungen, um Eisen von Bakterien fernzuhalten, und infizierende Organismen starten spezielle Systeme, um Eisen zu importieren und es dem Wirt zu stehlen", sagt er.
"Gallium stört Maschinen, mit denen Bakterien neue DNA herstellen, und ohne diese können sich die Bakterien nicht vermehren", erklärt Bradley Britigan, Co-Autor der Studie, Professor für Innere Medizin am Medical Center der Universität von Nebraska in Omaha.
"Dieser und andere wichtige Prozesse erfordern Eisen, und Gallium ist ein Schraubenschlüssel, der das System herunterfährt."
Die Forscher untersuchten die antibiotischen Wirkungen von Gallium in einem Mausmodell einer Lungeninfektion und in einer klinischen Phase-I-Studie an 20 Personen mit Mukoviszidose und chronischer Atemwegsinfektion mit P. aeruginosa.
Eine Einzeldosis Gallium beseitigte die Lungeninfektion bei den Nagetieren vollständig. „Darüber hinaus verbesserte die systemische Galliumbehandlung die Lungenfunktion bei Menschen mit [Mukoviszidose] und chronischen Erkrankungen P. aeruginosa Lungeninfektion “, berichten die Forscher.
"Diese Ergebnisse", schließen sie, "erhöhen die Möglichkeit, dass Infektionen beim Menschen durch gezielte Bekämpfung des Eisenstoffwechsels oder anderer ernährungsbedingter Schwachstellen bakterieller Krankheitserreger behandelt werden können."
Trojanische Pferdeverbindung ist sicher und effektiv
Der erste Studienautor Prof. Christopher Goss von der University of Washington vergleicht Gallium mit einem Trojanischen Pferd. "Gallium nährt Bakterien nicht nur nicht so wie Eisen", sagt er, "es schadet ihnen tatsächlich."
„Unsere vorläufige Studie an einer kleinen Gruppe von Menschen mit [Mukoviszidose] legt nahe, dass Gallium sicher ist und die Lungenfunktion der Patienten verbessert […]. Dies sind aufregende Ergebnisse, aber wir müssen weitere Studien durchführen, um festzustellen, ob Gallium zu einer routinemäßigen, sicheren Behandlung entwickelt werden kann. “
Prof. Christopher Goss
Die Autoren hoffen, dass Behandlungen auf Galliumbasis die erste Umsetzung von Louis Pasteurs Idee sein werden. In den 1800er Jahren schlug Pasteur vor, dass eine Störung der Ernährung der Bakterien ein wirksamer Weg sein könnte, sie zu zerstören.
"[W] wir sind von diesen Ergebnissen ermutigt, aber wir müssen vorsichtig sein und mehr arbeiten, bevor wir es wissen", sagt Prof. Singh.
