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StartseiteWissenschaft im BrennpunktManuskript: Kampf den Keimen Teil 119.08.2012

Manuskript: Kampf den Keimen Teil 1

Sie galten einst als Wunderwaffe der modernen Medizin: Antibiotika. Sie wirkten gegen Lungenentzündung und Blutvergiftung, nahmen der Tuberkulose ihren Schrecken. Doch Antibiotika sind Waffen, die durch häufigen und sorglosen Gebrauch schnell stumpf werden.

Von Arndt Reuning

Multiresistente Staphylococcus-aureus-Stämme stellen eine Bedrohung dar. (Uni-Düsseldorf)
Multiresistente Staphylococcus-aureus-Stämme stellen eine Bedrohung dar. (Uni-Düsseldorf)

In Deutschland sterben jährlich rund 15.000 Patienten, weil sie sich in einer Klinik mit Bakterien infiziert haben. Ein Großteil dieser Keime ist mittlerweile unempfindlich gegen die Mittel der Medizin.

Hans-Georg Sahl: "Es gibt einige Infektionen mit einigen Erregern, für die wir keine geeigneten Antibiotika mehr haben."

Neue Antibiotika mit innovativen Wirkmechanismen könnten helfen, die Erreger zurück zu drängen. Doch die jüngste Entdeckung einer neuen Antibiotika-Klasse liegt rund zwanzig Jahre zurück.

Julia Bandow: "Also, prinzipiell dauert das so zehn bis fünfzehn Jahre, so ein Antibiotikum zu entwickeln von der frühen Idee bis zur Marktreife."

Im vergangenen Jahr warnte die Weltgesundheitsorganisation WHO davor, dass wir einer Ära entgegengehen, in der unsere medizinischen Wunderwaffen stumpf werden. Einer Ära, in der wir den krank machenden Bakterien wieder hilflos ausgeliefert wären.

Jörn Piel: "Wenn wir keine neuen Antibiotika haben und entwickeln, dann wird das ein dramatisches Problem werden."

Der Kinderarzt Hans Thorsten Körner hat gerade seine Hände mit Desinfektionsmittel eingerieben. Im Krieg gegen die Bakterien eine wichtige Verteidigungslinie. Jetzt durchschreitet er die Glastür zu seiner Station am Bremer Klinikum Links der Weser. Dort leitet Hans Thorsten Körner die Neugeborenen-Abteilung

"Wir betreten jetzt also unsere Kinderintensivstation. Es sind zwölf Plätze hier vorhanden."

Krank machende Bakterien sind gerade auf Intensivstationen eine Bedrohung für die Patienten. Denn das Immunsystem der meisten Kranken dort ist stark geschwächt. Bei frühgeborenen Kindern ist die Situation besonders brisant. Bakterien, die unter normalen Bedingungen kein Risiko darstellen, können die Kinder unter Umständen in Lebensgefahr bringen. Hinter einer Scheibe beugen sich drei Mitarbeiter in weißen Kitteln über einen Inkubator. In dem Kasten aus Plexiglas liegt der winzige Körper eines Frühchens. Körner:

"Man sieht die Plexiglasflächen ein wenig beschlagen. Das liegt daran, dass da drin eine höhere Luftfeuchtigkeit herrscht. Weil, ein Kind mit 450 Gramm würde rapide Temperatur verlieren, wenn man keine hohe Luftfeuchtigkeit im Inkubator hätte. Aber Feuchtigkeit im Inkubator, Feuchtigkeit ist auch immer ein Risiko für feuchtliebende Keime. Das ist natürlich das Risiko, das man sich in diesen Fällen mit einkauft, aber mit den entsprechenden Hygiene-Maßnahmen ist das alles machbar."

Wie schnell schädliche Keime in einem Krankenhaus die Oberhand gewinnen können, hat der Kinderarzt am Partner-Klinikum Bremen-Mitte erlebt. Dort hatten sich im vergangenen Jahr auf der Frühgeborenen-Intensivstation resistente Bakterien ausgebreitet. Bakterien der Art Klebsiella pneumoniae, winzig kleine Einzeller in Form eines Stäbchens. Üblicherweise sind sie harmlos und auch im menschlichen Magen-Darm-Trakt zu finden. Sie können aber auch krank machen, besonders bei den frühgeborenen Kindern, deren Immunsystem noch nicht ausreichend arbeitet. Kritisch wird es, wenn die Bakterien in den Körper hinein gelangen. Unter diesen Umständen können die Erreger eine schwere Sepsis auslösen, eine Blutvergiftung.

"Zunächst einmal verschlechtert sich der allgemeine Zustand der Kinder – dramatisch in der Regel. Das heißt, sie werden instabiler von der Atmung, brauchen zusätzliche Atemhilfe häufig. Die Kinder kriegen zum Teil Fieber oder bei Frühgeborenen häufig auch eine Untertemperatur. Und wenn sich der Erreger dann im Körper ausbreitet, dann führt das insgesamt zu einem Einbruch aller Kreislauffunktionen mit Organdysfunktion. Das heißt, die Organe versagen dann auch letztendlich, wenn man nicht diesen Erreger antibiotisch bekämpft bekommt beziehungsweise den Kreislauf und die Organsysteme durch andere Maßnahmen in den Griff bekommt."

Bei den infizierten Frühchen im Klinikum Bremen-Mitte versagte diese Behandlung. Sie starben an den Folgen der Infektion. Erschwert wurde die Therapie dadurch, dass die krank machenden Klebsiellen gegen eine Vielzahl von Antibiotika resistent waren. Körner:

"Unsere Standard-Antibiotika wirken in der Regel dann nicht. Und je höher die Resistenzlage dann ist, also je mehr Antibiotika von den Standard-Antibiotika dann nicht mehr wirken, desto eingeschränkter sind dann unsere Möglichkeiten diesen Kindern noch zu helfen. Ganz abgesehen davon, dass bei so extrem kleinen Frühgeborenen die meisten neuen und hoch potenten Antibiotika ja überhaupt noch gar nicht getestet sind. Wir wissen gar nicht, ob das bei den Kindern irgendwelche Probleme dann macht. Aber letztlich wenn man mit dem Rücken an der Wand ist und keine andere Option hat, wird man auch solche Reserve-Antibiotika bei den Kindern einsetzen."

Nach dem Tod der drei Kinder wurde die Frühchen-Intensivstation vorübergehend geschlossen. Die Räume wurden umfassend desinfiziert. Im Januar 2012 nahm die rundum erneuerte Station wieder ihren Betrieb auf – bis kaum zwei Monate später die resistenten Klebsiellen erneut auftauchten. Nach einem weiteren Todesfall wurde die Station stillgelegt. Die Bakterien hatten gesiegt. Die Mikroben, die für die tödlichen Infektionen im Klinikum Bremen-Mitte verantwortlich waren, gehören zu einer großen Gruppe von Bakterien, die man als gramnegativ klassifiziert. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine besonders robust aufgebaute Zellhülle besitzen – und bisher nicht als resistente Keime im Rampenlicht standen. Doch das ändert sich gerade, sagt der Mediziner Martin Kaase.

"Das liegt einfach daran, dass die Resistenzen zugenommen haben. Und mit der Zunahme der Resistenzen wurde dann das Problem offenkundig."

Kaase arbeitet am Nationalen Referenzzentrum für gramnegative Krankenhauserreger, das vor drei Jahren an der Ruhr-Universität Bochum gegründet wurde. Dort waren unter anderem die Klebsiella pneumoniae-Isolate aus Bremen untersucht worden. Ebenfalls zu der Gruppe der gramnegativen Bakterien gehört zum Beispiel der Darmkeim Escherichia coli oder das Bodenbakterium Pseudomonas aeruginosa. Für Menschen mit einem gesunden Immunsystem sind sie in der Regel ungefährlich. Ein Risiko besteht vor allem für sehr junge, sehr alte und sehr schwache Patienten. Dass immer mehr eingesandte Bakterienisolate gegenüber bestimmten Wirkstoffklassen resistent sind, findet Martin Kaase beunruhigend.

"Grund zur Besorgnis gibt es durchaus. Und zwar deshalb, weil zum einen die Zunahme der Resistenz bei diesen gramnegativen Bakterien dazu führt, dass die Ärzte mehr und mehr gezwungen sind, bestimmte Breitspektrum-Antibiotika einzusetzen, die man vor zehn Jahren noch nicht einsetzen musste. Zum zweiten ist es so, dass in den nächsten, sagen wir einmal, fünf Jahren nicht mit der Neueinführung von neuen, innovativen Antibiotika gegen gramnegative Bakterien zu rechnen ist. Und das könnte dazu führen, dass, wenn bestimmte, jetzt noch seltene Resistenzen gegen bestimmte Antibiotika zunehmen, man durchaus irgendwann in den nächsten fünf Jahren in eine therapeutische Bedrängnis kommen könnte."

Gerade unter den gramnegativen Erregern ist ein wirkungsvoller Resistenzmechanismus verbreitet. Sogenannte ESBL-Keime stellen ein Enzym her, das viele Antibiotika-Moleküle einfach spalten kann. Die Klebsiellen, die auf der Bremer Frühgeborenenstation gefunden worden waren, gehörten genau zu dieser Gruppe. Kaase:

"Das Besondere an diesen ESBLs ist, dass diese Enzyme eben auch Antibiotika spalten, die relativ neu sind, nämlich sogenannte Cephalosporine. Und damit fallen dann diese Antibiotika zur Therapie weitestgehend weg."

Zudem kann sich diese Art von Resistenz besonders leicht ausbreiten. Denn der genetische Bauplan für das Enzym liegt in den Bakterienzellen auf einem ringförmigen Erbgutmolekül, auf einem Plasmid.

"Und diese ringförmigen Moleküle können von einem E.-coli- auf einen anderen E.-coli-Stamm übertragen werden. Sie können aber durchaus auch von einem E. coli auf eine ganz andere gramnegative Spezies, wie beispielsweise eine Klebsiella pneumoniae, übertragen werden. Und dadurch bekommt das Bakterium, das so ein Plasmid dann empfängt, ja wenn man so will, einen vorgefertigten Resistenzmechanismus. Einen hoch komplexen, gezielten Resistenzmechanismus gegen bestimmte Antibiotika bekommt das Bakterium quasi geliefert."

Solche mobilen Resistenzgene gehen nicht nur zwischen verschiedenen Bakterienstämmen auf Reisen – sie springen auch von Kontinent zu Kontinent: Seit dem Jahr 2006 haben sich auf dem indischen Subkontinent Resistenzgene mit dem Namen NDM-1 verbreitet. Sie befähigen Bakterien dazu, Antibiotika aus der Gruppe der Carbapeneme zu spalten – welche gemeinhin als Reserveantibiotika gelten. Mittlerweile haben sich die Gene von Indien und Pakistan aus weltweit verbreitet. In über dreißig Ländern konnten sie bei gramnegativen Bakterien nachgewiesen werden. Und oft waren die Isolate auch gegen weitere Antibiotika resistent. Martin Kaase:

"De facto ist es also so, dass die allermeisten Bakterienstämme mit diesem NDM-1-Mechanismus also resistent sind gegen fast alle Antibiotika, die wir zur Verfügung haben. Es gibt allerdings üblicherweise noch zwei bis drei Substanzen, die man auch bei solchen Stämmen meistens noch einsetzen kann, wobei man nicht verschweigen darf, dass es durchaus schon Bakterienstämme gab, die panresistent sind, die resistent sind gegen alle Antibiotika, die man momentan in der Medizin zur Verfügung hat. Aber die sind noch sehr selten."

Damit hat sich das Blatt im Wettlauf der Menschen gegen die Bakterien wieder einmal grundlegend gewendet. Vor der Entdeckung des Penicillins und der ersten Sulfonamide standen die Ärzte vielen Infektionskrankheiten hilflos gegenüber. Durch die ersten Antibiotika wurde ihnen aber ein machtvolles Werkzeug im Kampf gegen die Keime verliehen. Die Zeit von den Dreißigern bis zu späten Sechzigern des vergangenen Jahrhunderts gilt als das Goldene Zeitalter der Antibiotika. Damals entstanden fast alle wichtigen Wirkstoffklassen, die auch heutzutage noch genutzt werden. Bakterielle Infektionen konnten immer weiter zurück gedrängt werden. Im Jahre 1969 schließlich erklärte William Stewart, der damals den Posten des US-amerikanischen Surgeon General innehatte:

Es ist soweit, das Buch der Infektionskrankheiten zu schließen und den Krieg gegen die Seuchen als gewonnen zu erklären.

"Dabei hat man natürlich vergessen, dass Antibiotika-Einsatz nichts anderes ist als Evolution bei der Arbeit. Das Entwickeln einer Resistenz muss man wirklich im Sinne der Evolution als einen ganz natürlichen Vorgang betrachten."

Hans-Georg Sahl ist Professor für pharmazeutische Mikrobiologie an der Universität Bonn. Konfrontiert man beispielsweise eine Mischung verschiedener Darmbakterien mit einem Antibiotikum, dann werden genau diejenigen überleben, die bereits resistent gegen den Wirkstoff sind oder die durch eine zufällige Mutation den molekularen Angriffspunkt des Medikaments verändern. Antibiotika sind daher medizinische Werkzeuge, die sich durch häufigen und besonders sorglosen Gebrauch schnell abnutzen – oder gar wirkungslos werden. So warnte die Weltgesundheitsorganisation WHO im vergangenen Jahr davor, dass in nicht allzu ferner Zukunft ein post-antibiotisches Zeitalter drohen könnte. Sahl:

"Wenn wir wirklich keine neuartigen Arzneimitteln mit neuen Wirkmechanismen auf den Markt bringen, sehe ich nicht, wie wir wirklich mit den immer stärker resistent werdenden – vor allen Dingen – Bakterien klarkommen. Seit dem Jahr 2000 sind meines Wissens drei neue Antibiotika zugelassen worden, die aber bei weitem die Resistenzentwicklung, die wir sehen, nicht kompensieren können."

Für diesen Mangel an innovativen Medikamenten sieht Hans-Georg Sahl verschiedene Gründe. Zum einen gibt sich die Pharmaindustrie zurückhaltend, nachdem sie gegen Ende der 1980er-Jahre durch eine Reihe von Fehlschlägen einen hohen Betrag an Forschungsgeldern in den Sand gesetzt hatte. Außerdem seien Antibiotika per se kein attraktives Geschäftsfeld.

"Im Gegensatz zu vielen anderen Medikamenten, die Symptome kurieren, heilen Antibiotika wirklich. Das heißt, sie werden nur kurz eingesetzt und sie werden hoffentlich möglichst selten eingesetzt, und sind deshalb bei weitem nicht so ökonomisch reizvoll wie zum Beispiel ein Medikament, das ein chronisch neurodegenerativ erkrankter Patient zum Beispiel haben muss. Das heißt, rein ökonomisch gesehen ist die Entwicklung eines Medikaments im Bereich Demenzerkrankungen lukrativer."

Die Entwicklung eines neuen Wirkstoffkandidaten zu einem marktreifen Medikament dauert üblicherweise 10 bis fünfzehn Jahre und verschlingt Hunderte Millionen von Euro. Daher scheut sich die Pharmaindustrie mittlerweile davor, in die Suche nach innovativen Antibiotika zu investieren. Hans-Georg Sahl:

"Die wesentlichen Neuerungen kommen heutzutage eher von der kleinen bis mittelständigen Industrie oder auch Ausgründungen. Die sogenannte Biotech-Sparte kommt mit neuen Ideen. Und wenn die erfolgreich sind, werden sie in der Regel von der Großindustrie, von der großen Pharmaindustrie aufgenommen und gegebenenfalls weiterentwickelt."

Auch Universitäten und andere öffentliche Forschungseinrichtungen liefern oft neue Wirkstoffkandidaten. Denn die Wissenschaftler dort suchen mitunter an Orten, die in der konventionellen Antibiotika-Forschung bisher übersehen wurden. Ein Labor am Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie der Universität Bonn. Jörn Piel hat gerade die Tür eines Kühlschranks geöffnet, wühlt nun in Proben herum und schiebt Petrischalen zur Seite. Endlich findet er, wonach er gesucht hat: Einen Glaskolben, gefüllt mit einer gelben, klaren Flüssigkeit. Darin schwimmt etwas, was auf den ersten Blick wie ein Stück Tofu erscheint.

"Das hier ist jetzt ein Schwamm aus Japan, der heißt Theonella swinhoei. Und der Schwamm enthält Dutzende verschiedener Wirkstoffe, das ist einer der wirkstoffreichsten Schwämme, die bekannt sind. Der ist hier in einer alkoholischen Lösung aufbewahrt, und der Alkohol ist gelb gefärbt, und diese gelbe Farbe stammt auch von einem Wirkstoff, der extrahiert wurde."

Jörn Piel hofft, dass sich solche Schwämme auch als eine wahre Schatzkammer für neue Medikamente erweisen. Unter den vielen Inhaltsstoffen gibt es zum Beispiel einige, die sich als Anti-Tumormittel eignen.

"Es gibt aber auch Substanzen, die antibakteriell wirksam sind oder gegen Pilze wirksam sind. Es gibt viele Arzneimittelkandidaten, die man aus Schwämmen erhalten hat."

Durch das bisherige Fahndungsraster bei der Suche nach Antibiotika waren die Schwämme weitgehend hindurch gefallen. Der bevorzugte Ort, an dem Pharmazeuten bisher nach neuen Wirkstoffen gesucht haben, ist der Erdboden. Viele der Mikroorganismen, die dort leben, produzieren antibiotisch wirksame Substanzen – als Teil ihres chemischen Verteidigungsarsenals. In der Vergangenheit nahmen die Forscher daher oft einfach Bodenproben und kultivierten die darin enthaltenen Mikroorganismen im Labor. Anschließend extrahierten sie die Inhaltsstoffe und testeten deren Wirkung gegen Bakterien. Mittlerweile hat sich diese Strategie jedoch als Sackgasse erwiesen, glaubt Jörn Piel.

"Man beobachtet, dass die Wiederfindungsraten steigen. Das bedeutet: Es werden Organismen durchmustert in Screenings. Man führt dann antibiotische Tests durch und hofft dann, neue Antibiotika zu entdecken. Und dann findet man auch sehr häufig Aktivitäten. Aber dann stellt sich heraus, dass das Antibiotikum, was man dann isoliert aus dieser Kulturbrühe, aus dem Kulturextrakt, dass das schon bekannt ist."

Es scheint so, als seien bereits alle relevanten Antibiotika, die in der Natur vorkommen, entdeckt worden. Tatsächlich aber erfasse dieser Ansatz nur Wirkstoffe von solchen Mikroorganismen, die sich leicht anzüchten lassen, sagt Jörn Piel. Und deshalb hat er sein Augenmerk gelegt auf Bakterien, die im Labor nicht ohne weiteres zu kultivieren sind – weil sie in der Natur eine Lebensgemeinschaft mit anderen Organismen bilden, wie etwa mit den Schwämmen.

"Inzwischen zeichnet sich ab, dass wahrscheinlich die meisten Schwammwirkstoffe aus Schwämmen tatsächlich von Bakterien produziert werden. Der Schwamm erhält von den Bakterien Substanzen zur chemischen Verteidigung. Im Gegenzug dazu erhält das Bakterium einen Lebensraum, einen nährstoffreichen Lebensraum zum Wachsen. Das ist also perfekte Symbiose."

Nicht kultivierbare Bakterien als eine neue Quelle für Antibiotika zu erschließen – in dieser Methode sieht Jörn Piel auf alle Fälle ein hohes Potential.

"Man geht davon aus, dass in fast allen Habitaten, Lebensräumen, etwa nur 0,1 bis ein Prozent aller Bakterienarten kultivierbar sind. Das heißt: Wenn man die Vielzahl an Wirkstoffen, die man aus den bereits kultivierbaren Bakterien erhalten hat, extrapoliert, um die gesamte biologische Diversität zu umfassen, dass dann eine riesige Menge an neuartigen Wirkstoffen zu erwarten sind."

Auch viele Erdbakterien lassen sich nicht unter Laborbedingungen züchten. Das sei aber auch gar nicht nötig, sagt der Bonner Forscher. Denn die Baupläne für die Wirkstoffe liegen im Erbgut der Einzeller verborgen. Die Kunst sei es, die relevanten Informationen heraus zu lesen. Die moderne Genforschung habe den Wissenschaftlern dafür ein nützliches Instrument an die Hand gegeben.

"Das Instrument ist die Metagenomik, bei der man zum Beispiel bei Erdbakterien einfach eine Hand voll Erde nimmt, die Gesamt-DNA aus dieser Erde isoliert. Die besteht dann aus Tausenden von bakteriellen Genomen. Und dann versucht man gezielt, die genetische Information zu isolieren, die für die Produktion neuartiger Wirkstoffe kodiert. Denn die kann man benutzen, um sie auf kultivierbare Bakterien zu übertragen und dann auch die Fähigkeit zur Produktion zu übertragen."

Neben Pilzen und Bakterien gibt es aber auch noch andere Lebewesen, denen wir neuartige Antibiotika entlocken könnten. Verhältnismäßig hoch entwickelte Organismen – wie etwa Insekten. Das Interdisziplinäre Forschungszentrum der Universität Gießen. Der Zoologe Andreas Vilcinskas läuft den endlos scheinenden Gang entlang, der sich durch das gesamte Gebäude zieht. Bei jeder Labortür, die er passiert, wirft er einen kurzen Blick durch die Glasscheibe, bis er schließlich einen der Räume betritt. Auf dem aufgeräumten Labortisch steht ein Instrument, das an eine winzig kleine Drehbank erinnert. Eingespannt werden hier aber keine Werkstücke, sondern Insekten.

"Das ist ein ganz klassischer Apparat. Wurde noch handgebaut, ursprünglich um eine Bienenkönigin zu besamen. Und mit dieser Apparatur haben schon Generationen von Studenten gearbeitet."

In das Gerät lässt sich eine Spritze mit einer feinen Nadel einlegen. Andreas Vilcinskas und seine Mitarbeiter injizieren auf diese Weise kleinste Mengen von Krankheitserregern in den Körper von Insekten. Denn sie sind daran interessiert, wie das Immunsystem von Raupen und Käfern auf diese Belastungen reagiert.

"Mein Lieblingsspruch in dem Zusammenhang ist: Von Insekten lernen heißt siegen lernen. Weil Insekten als erfolgreichste Organismengruppe gelten, die die Evolution hervor gebracht hat. Einer der Faktoren, die den Erfolg der Insekten erklären, ist sicherlich, dass sie über eine besonders kräftige Immunabwehr verfügen. Sie können erkennen ein Riesenspektrum an Molekülen, die Insekten produzieren, um sich gegen Krankheitserreger zu verteidigen."

Einige dieser Substanzen möchte der Forscher aus Gießen nutzen, um daraus neue Antibiotika zu entwickeln. Dabei richten sie ihre Aufmerksamkeit auf eine ganz spezielle Klasse von Naturstoffen. Vilcinskas:

"Der Mensch hat ja ein Immunsystem, das sozusagen ein immunologisches Gedächtnis hat und auf Antikörpern basiert. Insekten haben eben keine Antikörper. Sie haben aber etwas, was auch der Mensch hat: diese angeborene Immunabwehr."

Eine wichtige Komponente dieses angeborenen Immunsystems besteht bei fast allen höheren Lebewesen aus kurzen Eiweißmolekülen. Diese sogenannten antimikrobiellen Peptide hemmen das Wachstum von Bakterien. Um Peptide zu finden, die besonders effektiv gegen Mikroorganismen wirken, studiert der Zoologe aus Gießen gezielt solche Insektenarten, die in stark verschmutzten Lebensräumen existieren. Dafür ist Andreas Vilcinskas auch schon mal selbst in eine Jauchegrube geklettert – um nach Rattenschwanzlarven zu suchen, aus denen die sogenannten Mistbienen schlüpfen, eine Schwebfliegenart.

"Die Rattenschwanzlarve Eristalis tenax ist die einzige bekannte Tierart, die auch in Gülle und Jauche überleben kann. Das ist ein Extremlebensraum. Und wenn sie nicht nur dort leben, sondern sich auch davon ernähren kann, müssen die über ein besonders effizientes Immunsystem verfügen."

Knapp zwanzig antimikrobielle Peptide, die zum natürlichen Verteidigungsarsenal der Rattenschwanzlarve gehören, konnten die Gießener Forscher identifizieren. Knapp zwanzig Kandidaten für neue Medikamente. Solche Antibiotika auf der Basis von Eiweißverbindungen eignen sich besonders dazu, äußerliche Infektionen zu behandeln. Im Magen und Darm würden die natürlichen Peptide zum größten Teil abgebaut werden. Sollten sie die Passage trotzdem unbeschadet überstehen, müssten sie ins Blut aufgenommen werden. Doch weil die Moleküle im Vergleich zu anderen Arzneimitteln relativ lang sind, fällt den Peptiden dieser Übergang besonders schwer. An der Ruhr-Universität Bochum entwickelt die Mikrobiologin Julia Bandow daher künstliche Peptide, die diese Nachteile umgehen können. So sind die synthetischen Moleküle kürzer als ihre natürlichen Vorbilder.

"Zum einen ist es interessant, relativ kleine Moleküle zu finden, die antibakteriell sind, weil sie einfacher zu synthetisieren sind als große Moleküle. Und weil unter Umständen kleine auch einfacher an den Angriffsort in der Zelle gelangen können."

Die verschiedenen Antibiotika sabotieren an allen möglichen Angriffspunkten die Maschinerie der Bakterienzellen. Sie unterdrücken zum Beispiel das Ablesen der Erbgutmoleküle. Oder sie verhindern die Synthese von Proteinen. Wenn das Bakterium durch eine einfache Mutation diese Zielstruktur verändern kann, dann sind Resistenzen vorprogrammiert. Bei den Substanzen, die Julia Bandow untersucht, dürfte das nicht der Fall sein.

"Die meisten antimikrobiellen Peptide greifen die bakterielle Membran an. Und im Regelfall ist die Resistenzentwicklung bei diesem Angriffsort sehr, sehr gering. Das heißt, da besteht die Hoffnung, dass man möglichst eine geringe bis gar keine Resistenzentwicklung bekommt. Allerdings gehe ich davon aus, dass gegen jedes Gift die Natur auch ein Gegengift entwickeln kann, also dass es dort prinzipiell Resistenzen gibt. Zum Beispiel darauf beruhend, dass diese Peptide einfach im Vorfeld abgebaut werden, bevor sie überhaupt an den Wirkort gelangen können."

Davor schützt die Bochumer Forscherin ihre Wirkstoffe durch einen chemischen Winkelzug. Sie verändert die Verbindung zwischen den einzelnen Moleküleinheiten so, dass bakterielle Enzyme ihnen nichts mehr anhaben können. Das Ergebnis sind stabile, im Körper mobile Verbindungen, die antimikrobiell wirken. Daneben könnten die künstlichen Eiweißverbindungen noch einen weiteren Vorteil besitzen, glaubt die Juniorprofessorin.

"Es ist für einige antimikrobielle Peptide gezeigt worden, dass sie nicht nur das Wachstum von Bakterien hemmen, sondern dass sie gleichzeitig das Immunsystem des Wirtsorganismus stärken, also des Menschen. Und man muss sagen, dass eigentlich jede Infektion am Ende durch das menschliche Immunsystem aufgelöst werden muss. Und da besteht die Hoffnung, dass bei den antimikrobiellen Peptiden diese zusätzliche Komponente, das Immunsystem zu aktivieren, eine verbesserte Heilung bei diesen Infektionen bietet."

Neben all diesen Ansätzen verfolgen Antibiotika-Forscher weltweit noch andere, teilweise exotische Strategien. Zu den wenig beachteten Therapieoptionen gehört zum Beispiel die Behandlung mit bestimmten Viren, die sich auf ganz spezielle Bakterienstämme spezialisiert haben. Diese Bakteriophagen befallen nur die Bakterien und zerstören sie, für Körperzellen aber sind sie vollkommen harmlos. Der Bonner Mikrobiologe Hans-Georg Sahl glaubt jedoch nicht, dass die Phagentherapie in Zukunft eine große Rolle bei der Bekämpfung resistenter Keime spielen wird.

"Das wird immer mal wieder auf der Forschungsebene propagiert. Ich halte Phagentherapie für akute Infektionen ehrlich gesagt für nicht wirklich einsetzbar."

Zum einen könnte es den Virus-Partikeln schwer fallen, in die Tiefen des Körpers einzudringen. Eine Therapie dürfte sich also vor allem auf die Behandlung von Wundinfektionen beschränken. Und weil sich die Phagen üblicherweise auf ganz bestimmte Bakterien spezialisiert haben, muss vor einer Behandlung recht aufwendig diagnostiziert werden, um welchen Erreger es sich ganz genau handelt.

"Es reicht nicht, dass ich sage: Es ist ein Staphylococcus aureus oder Pseudomonas aeruginosa, die wesentlichen Wundinfektionserreger, sondern ich muss die Subtypen kennen, muss genau wissen, ob sie empfindlich sind. Und ich würde denken, von den vielen alternativen Ansätzen, die man so diskutiert, wäre das einer, den ich relativ spät in Angriff nähme."

Für viel versprechender hält der Forscher einen Ansatz, bei dem die Wirkstoffe in die Kommunikation der Bakterien untereinander eingreifen. Mit solchen Mitteln könnte man zum Beispiel verhindern, dass die Bakterien sich zu Kolonien zusammen lagern. Denn in dieser Form sind sie besonders gefährlich.

"Es gibt Ansätze, dass man gerade versucht, alternative Arzneimittel herzustellen, die die Bakterien nicht unbedingt umbringen. Weil man mit einer Antibiotika-Gabe auch immer sehr viele nützliche Bakterien unserer Flora umbringt. Sondern dass man eher versucht, über solche Mechanismen die Sensorik der Bakterien durcheinander zu bringen, was sie dann davon abhält, pathogen zu sein."

Nicht nur die Kommunikation der Bakterien könnte so gestört werden. Im Labor gibt es bereits Stoffe, welche die Fähigkeit eines Erregers hemmen, überhaupt erst Erkrankungen zu verursachen. Forscher aus Kalifornien und Illinois haben zum Beispiel einen Wirkstoff entdeckt, der die Aggressivität von Staphylokokken dämpft, ohne die Bakterien zu töten. Daran ist die Hoffnung geknüpft, dass Resistenzen weniger schnell entstehen, weil der Selektionsdruck fehlt.

"Das ist ein sehr schöner Ansatz, finde ich, sozusagen nicht abtötende Medikamente zu erfinden, sondern Anti-Pathogenitäts-Antibiotika zu finden. Die darf man aber eigentlich gar nicht mehr Antibiotika nennen, denn sie töten ja nicht. Ich denke, über solche Strategien wird man in der Zukunft mehr und mehr nachdenken müssen. Denn es wird immer schwieriger werden, wirklich neue Antibiotika zu finden. Da dürfen wir uns keine Illusionen machen."

Inzwischen hat Hans Thorsten Körner seine Runde auf der Kinderintensivstation beendet. Beim Verlassen der Abteilung macht der Arzt noch einmal Halt am Desinfektionsmittelspender und reibt zum wiederholten Mal seine Hände ein.

"Vor Betreten der Station, nach Verlassen der Station und auf jeden Fall vor und nach jedem Patientenkontakt."

Denn das ist für ihn im Klinikalltag der wirkungsvollste Schutz vor der Ausbreitung von resistenten Bakterien.

"Es wird immer Keime geben im Krankenhaus. Und die werden sich auch immer gemäß unserem Antibiotika-Einsatz weiter entwickeln, werden neue Resistenzen erzeugen. Und da wir mit der Entwicklung neuer Antibiotika kaum Schritt halten können mit dieser Entwicklung bei den Keimen, müssen wir unser Haupt-Augenmerk auf die Hygiene legen und die Maßnahmen, die wir tun können, um das Verbreiten dieser Keime einzudämmen. Also, man nimmt sich eine Hand hier voll und fängt erst mal so mit Händewaschbewegungen an. Danach überkreuzt man die Hände Rücken an Handfläche und wäscht die Hände einmal damit gründlich ab. Dann umfasst man den Daumen, weil der sonst immer grundsätzlich zu schlecht dabei weg kommt und reibt ihn eben mit der anderen Hand umfassend ein. Dann nimmt man die Fingerspitzen in die andere Handfläche der Hand auf beiden Seiten. Und damit hat man einmal diesen ganzen Vorgang durchgemacht. Jetzt fängt man wieder von vorne an. Und wichtig ist, dass das ganze dreißig Sekunden lang mindestens durchgeführt wird."

Hinweis: Dies ist der erste Teil eines Doppelfeatures. Teil 2 Resistenzen im Stall und in der Umwelt können Sie am Sonntag, 26.08.12, 16:30 Uhr im Deutschlandfunk hören.

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