Synthetisches Bakterium produziert Moleküle gegen Akne

Eine tierexperimentelle Studie aus Spanien hat gezeigt, dass ein bestimmtes Hautbakterium effizient so manipuliert werden kann, dass es ein Protein zur Regulierung der Talgproduktion produziert.

Forschenden unter der Leitung des Labors für Translationale Synthetische Biologie des Fachbereichs Medizin und Biowissenschaften  der Universität Pompeu Fabra in Barcelona, Spanien, ist es gelungen, Cutibacterium acnes so zu verändern, dass es ein therapeutisches Molekül zur Behandlung von Akne produziert und abgibt. Das gentechnisch veränderte Bakterium wurde in Hautzelllinien validiert, und seine Verabreichung wurde mit Mäusen bestätigt. Das Team besteht aus Forschenden des Bellvitge Biomedical Research Institute (Idibell), der Universität Barcelona, der Protein Technologies Facility des Centre for Genomic Regulation, Phenocell SAS, der Medizinischen Hochschule Brandenburg Theodor Fontane, der Universität Lund und der Universität Aarhus.

Die schwersten Fälle von Akne werden mit Antibiotika behandelt, um die in den Follikeln lebenden Bakterien abzutöten, oder mit Isotretinoin, einem Vitamin-A-Derivat, das das Absterben der Sebozyten, der epithelialen Hautzellen, die den Talg produzieren, bewirkt. Diese Behandlungen können jedoch Nebenwirkungen haben. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass es den Forschenden gelungen ist, das Genom von Cutibacterium acnes so zu verändern, dass es das NGAL-Protein sezerniert und produziert.

„Wir haben eine topische Therapie mit einem gezielten Ansatz entwickelt, bei dem wir das nutzen, was die Natur bereits hat. Wir haben ein Bakterium entwickelt, das in der Haut lebt, und es dazu gebracht, das zu produzieren, was unsere Haut benötigt. Dabei haben wir uns auf die Behandlung von Akne konzentriert, aber diese Methode kann auf verschiedene andere Indikationen ausgeweitet werden“, so Nastassia Knödlseder, Erstautorin der Studie.

Erweiterung der Möglichkeiten der Bakterienentwicklung

„Bis jetzt galt C. acnes als ein schwer zu bekämpfendes Bakterium. Es war unglaublich schwierig, DNA einzuschleusen und Proteine zu produzieren oder aus einem in sein Genom eingefügten Element auszuscheiden“, erklärt Knödlseder.

Um das Genom von C. acnes zu verändern, konzentrierten sich die Forschenden unter der Leitung von Marc Güell auf die Verbesserung des DNA-Transports in die Zelle, der DNA-Stabilität in der Zelle und der Genexpression. Das so entstandene synthetische Bakterium verfügt über Sicherheitsmerkmale, die eine Anwendung im wirklichen Leben ermöglichen und es für künftige Therapien in Betracht ziehen.

Das synthetische C. acnes ist in der Lage, NGAL abzusondern und zu produzieren, um die Talgproduktion in Zelllinien zu modulieren. Wenn sie auf die Haut von Mäusen aufgetragen werden, wachsen sie ein, leben und produzieren das Protein. Die Haut der Mäuse ist jedoch nicht mit der des Menschen vergleichbar. Sie hat mehr Haare, ist lockerer, hat weniger Lipide und einen anderen Schweißmechanismus. Daher wird ein alternatives Modell benötigt, das der menschlichen Haut besser entspricht, zum Beispiel ein 3D-Hautmodell.

Der Weg zu Therapeutika

„Wir haben eine Technik entwickelt, die es ermöglicht, jedes beliebige Bakterium zu verändern, um verschiedene Krankheiten zu behandeln. Wir konzentrieren uns jetzt auf die Verwendung von C. acnes zur Behandlung von Akne, aber wir können auch genetische Schaltkreise liefern, um intelligente Mikroben für Anwendungen im Zusammenhang mit Hautsensorik oder Immunmodulation zu schaffen”, unterstreicht Güell, der die Forschung geleitet hat.

Nach derselben Strategie wird diese Forschungslinie im Rahmen des europäischen Projekts SkinDev fortgesetzt, in dem Forschenden des Labors für Translationale Synthetische Biologie zusammen mit ihren Partnern C. acnes zur Behandlung der Atopischen Dermatitis entwickeln werden. Obwohl jede Strategie für lebende Therapeutika individuell validiert werden sollte, sind die Forschenden optimistisch, diese intelligenten Mikroben beim Menschen anwenden zu können, da nicht technisch veränderte C. acnes bereits sicher und wirksam an der Haut von Patienten getestet wurden.