Neues Antibiotikum im Unkraut gefunden

Wildpflanzen könnten eine Fundgrube neuer Antibiotika sein, um das weltweite Problem der Antibiotikaresistenz anzugehen.

Die Ackerschmalwand, ein weit verbreitetes Unkraut, könnte eine neue Quelle für Antibiotika sein.

Forscher in der Schweiz machten diesen Vorschlag, nachdem sie eine Verbindung mit einer neuen Art von Antibiotika-Aktivität auf dem Blatt der Talkresse, einem verbreiteten Unkraut, entdeckt hatten.

Viele der heutigen Antibiotika stammen aus natürlichen Verbindungen von Bakterien, die im Boden leben. Die Bakterien produzieren sie, um sich gegen andere Mikroorganismen zu verteidigen.

Aber die neue Studie - jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht Naturmikrobiologie - legt nahe, dass Wildpflanzen auch eine reichhaltige Quelle für Antibiotika sein könnten.

Die Teile von Pflanzen, die über dem Boden leben, werden zusammen als Phyllosphäre bezeichnet. Die Studie konzentriert sich auf ein bestimmtes „Ökosystem“ der Phyllosphäre - nämlich die Blattoberfläche eines Unkrauts.

Da es diesem Ökosystem an Nährstoffen mangelt, besteht unter den vielen Mikroorganismen, die es bewohnen, ein „starker Wettbewerbsdruck“, sagt die Co-Senior-Studienautorin Julia Vorholt, Professorin am Institut für Mikrobiologie der ETH Zürich in der Schweiz.

"Infolgedessen", erklärt sie, "produzieren Bakterien eine Vielzahl von Substanzen, die es ihnen ermöglichen, ihren Lebensraum zu verteidigen."

Antibiotikaresistenz: Eine globale Bedrohung

Antimikrobielle Mittel sind Arzneimittel, die das Wachstum von Mikroorganismen wie Viren, Pilzen, Bakterien, Hefen und parasitären Würmern abtöten oder stoppen sollen. Antibiotika sind antimikrobielle Mittel, die auf Bakterien abzielen. Der Begriff wird jedoch häufig synonym mit antimikrobiellen Mitteln verwendet.

Antimikrobielle Resistenz entsteht, wenn sich Mikroorganismen als Reaktion auf antimikrobielle Arzneimittel verändern und ihnen schließlich nicht mehr erliegen. Dies macht es schwieriger, die von ihnen verursachten Infektionen zu behandeln.

Unsere Fähigkeit, selbst häufige Infektionen zu heilen, wird zunehmend durch die zunehmende Verbreitung neuer Mechanismen der Antibiotikaresistenz untergraben. Dies führt zu einer längeren Genesung von Krankheit, erhöhter Behinderung und Tod.

Ein besonderes Problem ist beispielsweise die Behandlung von Tuberkulose (TB). Die weitgehend arzneimittelresistente Form der Infektionskrankheit wurde inzwischen in 105 Ländern gefunden und ist gegen „mindestens“ vier Hauptmedikamente gegen TB resistent.

Kleine Anlage mit großem Potenzial

Prof. Vorholt und ihre Kollegen untersuchten mehr als 200 Bakterienarten, die auf den Blättern von leben Arabidopsis thaliana, eine kleine wilde Pflanze mit den gebräuchlichen Namen Talkresse und Mausohrkresse.

Arabidopsis wird von Wissenschaftlern, die sich für die Biologie und Genetik von Blütenpflanzen interessieren, häufig als Modellorganismus verwendet. Dies hat zu einer großen Bibliothek genetischer Informationen geführt, die dekodierte Genome der Bakterien enthält, die die Blattoberflächen der Pflanze besiedeln.

Bisher hatte niemand diese Daten analysiert, um „nicht charakterisierte Naturstoffe“ in der Pflanzenphyllosphäre zu entdecken.

"Wir haben Bioinformatik-Techniken angewendet", sagt Prof. Vorholt, "um Gencluster zu untersuchen, die in der Lage sind, die Produktion von Substanzen zu kontrollieren und somit Auswirkungen auf andere Bakterien zu haben."

Nach mehreren Tests fand das Team 725 molekulare Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Bakterienstämmen. Die Wechselwirkungen bestanden aus Bakterien, die aufeinander abzielten, und in einigen Fällen führten sie dazu, dass sie ihr Wachstum verhinderten.

Zu diesem Zeitpunkt war jedoch nicht klar, ob die an den Wechselwirkungen beteiligten Verbindungen für diesen Lebensraum einzigartig waren oder nicht. Besaßen sie auch völlig neue antibiotische Eigenschaften?

Die Suche nach Substanzen mit bisher unbekannten antimikrobiellen Mechanismen ist ein wichtiges Ziel im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen.

Antibiotikum mit „beispielloser Struktur“

In der nächsten Phase der Studie untersuchten die Forscher die chemische Zusammensetzung der gefundenen Substanzen. Sie konzentrierten sich auf einen „besonders produktiven“ Bakterienstamm namens Brevibacillus sp. Leaf182.

Eine Analyse der Verbindungen und "Gencluster" des Stammes ergab eine Reihe von Verbindungen mit antibiotischer Wirkung. Insbesondere eines, das sie Macrobrevin nannten, hatte „eine beispiellose Naturproduktstruktur“.

„Jetzt müssen wir klären, ob Makrobrevin und andere neu entdeckte Substanzen auch gegen Bakterien wirksam sind, die beim Menschen Krankheiten verursachen“, sagt der Co-Senior-Studienautor Jörn Piel, der auch Professor am Institut für Mikrobiologie der ETH Zürich ist.

Er fügt hinzu, dass er und der Rest des Teams von der Tatsache begeistert sind, dass es in der „relativ unerforschten Phyllosphäre“ viel mehr natürlich vorkommende Antibiotika geben könnte, die darauf warten, gefunden zu werden.

"Unsere Ergebnisse bestätigen, dass es sich lohnt, die Suche nach Antibiotika in der Natur zu erweitern."

Prof. Jörn Piel

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