Optimierte Naturstoffe als Schlüssel zur Behandlung bei chronischer Lungenerkrankung?

Ein Team von Forschenden der Universität und des Fraunhofer IME Gießen optimiert ein neuartiges Antibiotikum und weist zusammen mit dem LMU Klinikum München dessen hervorragende Wirksamkeit gegen resistente gramnegative Erreger nach.

Das Problem der antimikrobiellen Resistenz (AMR) bei Bakterien stellt die Gesundheitssysteme weltweit bekanntermaßen vor große Herausforderungen, zumal es längst nicht mehr nur herkömmliche Antibiotika betrifft. Dies zeigt sich auch am Beispiel chronischer Lungenerkrankungen: Selbst neue Medikamente sind oft wirkungslos für die Behandlung von Infektionen, die von gramnegativen Erregern wie Pseudomonas aeruginosa verursacht werden – eine erhebliche Gefahr insbesondere für immunsupprimierte Patienten. Um den Betroffenen helfen zu können, müssen innovative Antibiotika mit einem neuen Wirkmechanismus entwickelt werden.

Einem Forscherteam der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU), des Fraunhofer-Institutes für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie (IME), Institutsteil Bioressourcen in Gießen, und der Pädiatrischen Infektiologie des Klinikums der Universität München (LMU Klinikum München) ist es gelungen, ein neuartiges Antibiotikum zu entwickeln, das gezielt gramnegative Erreger angreift. Die Substanzen sind aktiv gegen multiresistente Pseudomonas-Stämme. Die Ergebnisse ihrer Studie haben die Wissenschaftler aus Gießen und München nun in der Fachzeitschrift „Microbiology Spectrum“ veröffentlicht.

Das Team von Naturstoff-Forschern am Institut für Insektenbiotechnologie der JLU und des Gießener Fraunhofer-Institutes IME unter der Federführung von Prof. Till Schäberle hat im Rahmen der aktuellen Studie die Naturstoffklasse der Darobactine, an deren Entdeckung sie im Jahr 2019 beteiligt waren, weiter optimiert. „Es handelt sich um neuartige Peptide, die gramnegative Bakterien an einem bislang klinisch nicht genutzten Wirkort angreifen“, erläutert Schäberle. „Bisher zeigen die Darobactine, bei sehr guter antimikrobieller Aktivität in vivo, keine Zelltoxizität – eine Kernvoraussetzung für den Einsatz als Antibiotikum“, so Schäberle weiter. Durch biotechnologische Arbeiten im Bereich der Naturstoffforschung habe man die Produktion dieser Substanz verbessert. Vor allem sei es nun gelungen, neue Analoga zu generieren.

Die Gießener Forschenden haben eine biotechnologische Plattform entwickelt, um die Substanzen aus der Naturstoffklasse der Darobactine herzustellen und entsprechend zu verändern. Sie optimierten die Substanzen und testeten die Moleküle zusammen mit einem Wissenschaftlerteam im Dr. von Haunerschen Kinderspital am LMU Klinikum München gegen multiresistente Erreger, die von Patienten mit Mukoviszidose stammen.

PD Dr. Ulrich von Both, pädiatrischer Infektiologe und Wissenschaftler am LMU Klinikum München, sucht nach neuen Behandlungsoptionen bei teils schwerstkranken Patienten. Er erklärt: „Gegen multiresistente gramnegative (MRGN) Erreger wirken nur noch die letzten Reserveantibiotika. Insbesondere bei der wichtigen unterstützenden antibiotischen Behandlung von Cystischer Fibrose (CF) bedeutet dies oft ein deutlich erhöhtes Risiko an toxischen Nebenwirkungen für die Patientinnen und Patienten.“ Die jetzt publizierten Forschungsergebnisse, so erklärt von Both weiter, könnten ein wichtiger Schritt sein, der langfristig Hoffnung auf eine erfolgreiche Behandlung auch von Patienten mit Mukoviszidose macht.

Mitautorin Laura Kolberg, ebenfalls aus München, ergänzt: „Jeder zweite hier untersuchte von CF-Patientinnen und Patienten isolierte Pseudomonas-Keim ist bereits gegen die neuen Reserveantibiotika-Kombinationspräparate Ceftazidim/Avibactam und Ceftolozan /Tazobactam resistent. Der Wirkstoff Cefiderocol war nur noch gegen zwei Drittel der Isolate in vitro wirksam.“ Dr. Michael Marner aus Gießen ist dennoch zuversichtlich: „Dahingegen ist die neue Substanzklasse der Darobactine sehr vielversprechend, da sie nicht nur gegen Pseudomonas-Erreger, sondern auch gegen weitere klinisch relevante Erreger wie Klebsiella pneumoniae und Acinetobacter baumannii wirksam ist.“

Die beiden Leiter der Studie, von Both und Schäberle, sind Wissenschaftler im Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) an den Standorten München bzw. Gießen. Einhellig heben sie hervor, dass Antibiotika sorgsam verwendet werden sollten, um Behandlungsoptionen gegen schwere bakterielle Infektionen dauerhaft zu erhalten. Neue, wirksame Antibiotika gegen MRGN-Erreger würden dringend benötigt. Insbesondere Moleküle mit einem neuen Wirkmechanismus, wie die hier getesteten „Spitzenkandidaten“ müssten so rasch wie möglich zu lebensrettenden einsatzfähigen Antibiotika entwickelt werden.