Antibiotikaresistenzen: Plasmide als mögliche Schwachstelle von Bakterien

Bakterien können mithilfe von Plasmiden Antibiotikaresistenzen entwickeln und an andere Bakterienarten weitergeben. Die Plasmide konkurrieren dabei intrazellulär miteinander – ein Mechanismus, der möglicherweise gegen sie verwendet werden könnte.

Antibiotikaresistenzen (AMR) sind ein weltweites und vor allem wachsendes Problem. Die Woche vom 18. bis zum 24. November 2025 – die Welt-Antibiotikawoche (World AMR Awareness Week, WAAW) – steht ganz im Zeichen dieser Herausforderung. Das Robert Koch-Institut veröffentlichte bereits vorab eine Übersicht zu den aktuellen Trends in Deutschland.  

Forschende des Blavatnik-Instituts an der Harvard Medical School (USA) haben passend zum Anlass nun die Ergebnisse einer Studie veröffentlicht, die möglicherweise die Grundlage für eine neue Strategie im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen bietet. Wie in der Fachzeitschrift „Science“ berichtet, entwickelte das Team eine Methode, mit der sich die Evolution und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen in einzelnen Bakterien verfolgen lässt. Die Methode beruht auf der Konkurrenz zwischen Plasmiden.

Übertragung von Antibiotikaresistenzen

Plasmide sind extrachromosomale, sich selbst replizierende genetische Elemente in Bakterien. Sie entwickeln sich unabhängig voneinander und von den Chromosomen. Dennoch tragen sie maßgeblich zur bakteriellen Evolution bei, einschließlich der Entwicklung von Resistenzen gegen antimikrobielle Substanzen. Tatsächlich sind sie der wichtigste Mechanismus, über den Resistenzen von einer Bakterienart auf eine andere übertragen werden können.

Wissenschaftler hatten zuvor bereits vermutet, dass die Konkurrenz zwischen Plasmiden innerhalb von Bakterienzellen eine Schlüsselrolle bei der Plasmid-Evolution spielt. Bislang fehlte ihnen allerdings eine Möglichkeit, diese zu untersuchen. Das Team um Erstautor Fernando Rossine und Studienleiter Prof. Michael Baym und Prof. Johan Paulsson wollte dieses Problem lösen.

Konkurrenz zwischen Plasmiden ausnutzen?

Mithilfe von Escherichia coli Bakterien schufen die Forschenden zunächst bestimmte Ausgangsbedingungen: Jede Bakterienzelle erhielt zu gleichen Anteilen zwei miteinander konkurrierende Plasmide. Anschließend isolierten sie mithilfe mikrofluidischer Systeme einzelne Zellen, um die Auswirkungen dieser intrazellulären Konkurrenz genauer zu analysieren.

Das System ermöglichte es dem Team, grundlegende Eigenschaften und Einschränkungen der Fitness und Evolution von Plasmiden und Bakterien zu entschlüsseln. Die Identifikation insbesondere der Schwachstellen könnte neue Strategien bieten, um in die Plasmid-Evolution einzugreifen. So ließe sich potenziell die Fähigkeit von Plasmiden einschränken, Antibiotikaresistenzen zu entwickeln und weiterzugeben. Das wiederum wäre ein wichtiger Fortschritt bei der Behandlung lebensbedrohlicher bakterieller Infektionen.

„Die Studie liefert uns neue Werkzeuge, um Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen und zu verhindern, indem wir die intrazelluläre Konkurrenz zwischen diesen mobilen genetischen Elementen selbst als Waffe einsetzen“, so Rossine. Aus einer eher philosophischen Perspektive, fügte er hinzu, verdeutliche die Studie, wie Evolution auf mehreren, teils widersprüchlichen Ebenen wirkt, „was grundlegend für unser Verständnis komplexen Lebens ist“.

(mkl/BIERMANN)