Einst waren sie die schärfste Waffe der Medizin gegen bakterielle Erreger. Doch inzwischen haben viele Antibiotika ihre Durchschlagskraft verloren. Durch den unkontrollierten und massenhaften Einsatz dieser Medikamente entwickeln immer mehr krankmachende Bakterien Resistenzen. Viele Erreger, darunter etwa der Krankenhauskeim MRSA oder die ESBL-Bakterien, sind sogar schon gegen mehrere Wirkstoffklassen immun. Angesichts dieser besorgniserregenden Entwicklung schlägt auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) Alarm: Sie forderte bereits vor einigen Jahren öffentlichkeitswirksam zur Suche nach Alternativen zu den bisher gängigen Mitteln auf.
Elizabeth Culp von der McMaster University in Hamilton und ihr Team könnten eine solche Alternative nun gefunden haben. Sie berichten von der Entdeckung antimikrobieller Substanzen, die ganz anders wirken als gängige Antibiotika. Für ihre Studie widmeten sich die Wissenschaftler den sogenannten Glykopeptid-Antibiotika. Diese Substanzen werden in der Natur von Bodenbakterien produziert. Sie wirken vor allem gegen grampositive Erreger und kommen teilweise schon als sogenannte Reserveantibiotika zum Einsatz. Viele Verbindungen aus der Gruppe der Glykopeptide sind bisher jedoch noch nicht im Detail erforscht worden.
Andere Gene, andere Wirkung?
Genau das wollten Culp und ihre Kollegen nachholen. Konkret konzentrierten sie sich bei ihrer Suche auf den Familienstammbaum und die Gene der bakteriellen Produzenten solcher Glykopeptide. Denn bestimmte genetische Bauanleitungen können mit bekannten Resistenzmechanismen in Verbindung gebracht werden. Glykopeptide ohne diese Merkmale könnten demnach mögliche Kandidaten für neue Antibiotika sein – und Bakterien über andere als die bekannten Mechanismen angreifen, so die Idee der Forscher. “Unsere Hypothese war: Die Gene, die diese Antibiotika anders machen, könnten sie auch Bakterien anders töten lassen”, erklärt Culp.
Tatsächlich bestätigte sich dieser Verdacht. So fanden die Wissenschaftler gleich zwei Verbindungen, die über bisher einzigartige Wirkmechanismen verfügen. Bei einer dieser Substanzen handelt es sich um ein neu entdecktes Glykopeptid, das Culps Team Corbomycin nennt. Die andere Verbindung ist das zwar bereits bekannte, aber wenig erforschte Complestatin. Beide Antibiotika greifen Bakterien mit einer besonderen Strategie an. Sie verhindern den Umbau der bakteriellen Zellwand, wie Untersuchungen mithilfe bildgebender Verfahren enthüllten.
Bakterien im Gefängnis
“Die Zellwand gibt den Bakterien nicht nur ihre Form, sondern verleiht ihnen auch Stärke und ist für ihr Überleben wichtig”, sagt Culp. “Antibiotika wie Penicillin töten Bakterien, indem sie die Synthese dieser Wand unterbinden – doch die Antibiotika, die wir gefunden haben, machen das Gegenteil.” So verhindern Corbomycin und Complestatin das sogenannte Remodeling der Peptidoglykane, die die Bausteine der bakteriellen Zellwand bilden. Auf diese Weise blockieren sie den Abbau dieser schützenden Hülle. Dieser Umbauprozess ist jedoch unabdingbar für die Vermehrung der Bakterien. “Damit Zellen wachsen können, müssen sie sich teilen und ausbreiten. Wird der Abbau der Zellwand komplett unterbunden, sind die Bakterien wie in einem Gefängnis gefangen. Sie können sich nicht ausbreiten”, erklärt die Forscherin.
