Bakterien jagen Bakterien. Bdellovibrio, "Der Sauger", ist für Forscher des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen ein besonders faszinierender bakterieller Räuber. Er gilt nämlich als aussichtsreicher Lieferant für Hunderte neue Antibiotika und sogar als Kandidat für das erste lebendige Antibiotikum. Eine Gruppe um Doktor Stephan Schuster hat nun sein komplettes Erbgut entschlüsselt.
Durch die Genomaufklärung, die wir vorgenommen haben, haben wir erstmals Einblick in ein räuberisches Bakterium gewonnen, in seine Lebensweise.
Der Bakterienfresser Bdellovibrio bacteriovorus hat eine Art Schwimmantrieb, mit dem er sich in Flüssigkeiten schnell bewegt. Chemische Rezeptoren wirken wie ein Geruchssinn. Unablässig sucht Bdellovibrio nach Beute- und Wirtsbakterien - und stößt bald mit ihnen zusammen.
Ist dies der Fall, heftet es sich irreversibel an und bohrt anschließend gezielt ein Loch in die äußere Zellwand. Diese Bakterien bestehen aus zwei Membranen, und es wird ein Loch in die äußere Membran gebohrt. Und anschließend schlüpft er zwischen die beiden Schichten der inneren und der äußeren Membran.
Der Räuber nistet sich also ein und verzehrt von innen heraus seinen Wirt. Sind die Ressourcen aufgezehrt, wachsen bis zu fünfzehn neue Angriffszellen heran, die sich nun erneut schwimmend fortbewegen, Beute aufspüren und sie angreifen. Die Forscher haben gezeigt, dass ein bedeutender Teil der Gene beteiligt ist, Strukturen im Wirtsbakterium zu zersetzen, sagt Stephan Schuster:
Jedes einzelne von denen ist ein potenzielles peptidbasiertes Antibiotikum, das künftig entwickelt werden kann. In der zweiten Phase kann man sich überlegen, welche Angriffspunkte in dem Wirtsbakterium werden gewählt? Die herkömmlichen Antibiotika, die wir heute kennen, setzen nur an sechs verschiedenen Positionen an den Bakterien an. Und wir glauben, dass eben dieser Angriff dieses Bakteriums ein viel, viel weiteres Spektrum von Angriffspunkten vorzeigt.
Die Analyse des gesamten Genoms hat gezeigt, dass der Organismus eine Vielzahl von Enzymen besitzt, die komplexe Biopolymere wie Proteine, Zucker, DNS und RNS zersetzen. In Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen wollen die Wissenschaftler nun jene Ziele in der Wirtszelle identifizieren, die sich in Jahrmillionen als robuste und effektive Angriffsziele herausgebildet haben.
Letztendlich aus dieser Analyse, die wir gemacht haben, können wir eine Bibliothek anbieten von bis zu zweihundertfünfzig verschiedenen Genen und den daraus abgeleiteten Proteinen, aus denen wir vorschlagen, dass sie auf ihre antibakterielle Wirkung überprüft werden sollen.
Schon heute ist klar, dass konventionelle, chemische Antibiotika diese und so viele Angriffspunkte nicht erreichen. Es wird also eine neue Antibiotika-Apotheke eröffnet. Weil Bdellovibrio Säugetierzellen nicht befällt und weil es vom Immunsystem - jedenfalls bei Säugetieren im Labor - nicht abgestoßen wird, rechnet Stephan Schuster langfristig mit einem spektakulären Ergebnis:
Nämlich dass das Bakterium als Ganzes als lebendes Antibiotikum eingesetzt wird, indem man versucht, eine besonders große Spezifizität auf einzelne wenige schädliche Bakterien zu entwickeln, dass dann Bdellvibrio noch eine Rettung bringt, wo sonst Leute dazu verurteilt wären, entweder durch Amputationen von Gliedmaßen verstümmelt zu werden oder eben an sehr finalen Bakteriosen zu sterben.
Der Räuber beschränkt sich auf bestimmte Wirtsorganismen. Und er bewegt sich genau in den Geweben, die von für Menschen gefährlichen Krankheitsbakterien besiedelt werden. Deshalb erscheint nach der Entschlüsselung des Genoms die Strategie der Tübinger Forscher als sehr erfolgversprechend und relevant.
Dieser Vorschlag, Bdellovibrio als lebendes Antibiotikum zu verwenden, ist ein sehr radikaler. Und man muss sich auch darüber im klaren sein, dass es nur dann zum Einsatz kommen würde, wenn die heutigen Antibiotika nicht mehr greifen.
Durch die Genomaufklärung, die wir vorgenommen haben, haben wir erstmals Einblick in ein räuberisches Bakterium gewonnen, in seine Lebensweise.
Der Bakterienfresser Bdellovibrio bacteriovorus hat eine Art Schwimmantrieb, mit dem er sich in Flüssigkeiten schnell bewegt. Chemische Rezeptoren wirken wie ein Geruchssinn. Unablässig sucht Bdellovibrio nach Beute- und Wirtsbakterien - und stößt bald mit ihnen zusammen.
Ist dies der Fall, heftet es sich irreversibel an und bohrt anschließend gezielt ein Loch in die äußere Zellwand. Diese Bakterien bestehen aus zwei Membranen, und es wird ein Loch in die äußere Membran gebohrt. Und anschließend schlüpft er zwischen die beiden Schichten der inneren und der äußeren Membran.
Der Räuber nistet sich also ein und verzehrt von innen heraus seinen Wirt. Sind die Ressourcen aufgezehrt, wachsen bis zu fünfzehn neue Angriffszellen heran, die sich nun erneut schwimmend fortbewegen, Beute aufspüren und sie angreifen. Die Forscher haben gezeigt, dass ein bedeutender Teil der Gene beteiligt ist, Strukturen im Wirtsbakterium zu zersetzen, sagt Stephan Schuster:
Jedes einzelne von denen ist ein potenzielles peptidbasiertes Antibiotikum, das künftig entwickelt werden kann. In der zweiten Phase kann man sich überlegen, welche Angriffspunkte in dem Wirtsbakterium werden gewählt? Die herkömmlichen Antibiotika, die wir heute kennen, setzen nur an sechs verschiedenen Positionen an den Bakterien an. Und wir glauben, dass eben dieser Angriff dieses Bakteriums ein viel, viel weiteres Spektrum von Angriffspunkten vorzeigt.
Die Analyse des gesamten Genoms hat gezeigt, dass der Organismus eine Vielzahl von Enzymen besitzt, die komplexe Biopolymere wie Proteine, Zucker, DNS und RNS zersetzen. In Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen wollen die Wissenschaftler nun jene Ziele in der Wirtszelle identifizieren, die sich in Jahrmillionen als robuste und effektive Angriffsziele herausgebildet haben.
Letztendlich aus dieser Analyse, die wir gemacht haben, können wir eine Bibliothek anbieten von bis zu zweihundertfünfzig verschiedenen Genen und den daraus abgeleiteten Proteinen, aus denen wir vorschlagen, dass sie auf ihre antibakterielle Wirkung überprüft werden sollen.
Schon heute ist klar, dass konventionelle, chemische Antibiotika diese und so viele Angriffspunkte nicht erreichen. Es wird also eine neue Antibiotika-Apotheke eröffnet. Weil Bdellovibrio Säugetierzellen nicht befällt und weil es vom Immunsystem - jedenfalls bei Säugetieren im Labor - nicht abgestoßen wird, rechnet Stephan Schuster langfristig mit einem spektakulären Ergebnis:
Nämlich dass das Bakterium als Ganzes als lebendes Antibiotikum eingesetzt wird, indem man versucht, eine besonders große Spezifizität auf einzelne wenige schädliche Bakterien zu entwickeln, dass dann Bdellvibrio noch eine Rettung bringt, wo sonst Leute dazu verurteilt wären, entweder durch Amputationen von Gliedmaßen verstümmelt zu werden oder eben an sehr finalen Bakteriosen zu sterben.
Der Räuber beschränkt sich auf bestimmte Wirtsorganismen. Und er bewegt sich genau in den Geweben, die von für Menschen gefährlichen Krankheitsbakterien besiedelt werden. Deshalb erscheint nach der Entschlüsselung des Genoms die Strategie der Tübinger Forscher als sehr erfolgversprechend und relevant.
Dieser Vorschlag, Bdellovibrio als lebendes Antibiotikum zu verwenden, ist ein sehr radikaler. Und man muss sich auch darüber im klaren sein, dass es nur dann zum Einsatz kommen würde, wenn die heutigen Antibiotika nicht mehr greifen.