In einem Biofilm zu leben ist für Bakterien ein paradiesischer Zustand. Der wässrige Schleim bietet ihnen Nährstoffe und Mineralien und er macht sie extrem widerstandsfähig.
"In dieser Lebensgemeinschaft halten die Bakterien viel mehr aus, als wenn sie alleine leben würden. Sie sind von einer schützenden Matrix aus Proteinfasern umgeben. Diese Matrix verbindet die Bakterien nicht nur untereinander, sie dient auch als Schutz gegen Schadstoffe oder Antibiotika."
Richard Losick von der Abteilung für Molekular- und Zellbiologie der Harvard Universität. In seinem Labor studiert der Forscher Biofilme, die das Bodenbakterium Bacillus subtilis bildet. Werden die Nährstoffe knapp und sammeln sich zu viele Abfallprodukte im Biofilm an, lösen diese Einzeller ihren Verband wieder auf. Richard Losick und seine Kollegen stellten fest, dass so genannte D-Aminosäuren bei diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen. Diese D- oder auch rechtsdrehend genannten Aminosäuren sind eine Variante der häufigeren L- oder linksdrehenden Form von Aminosäuren. Rechtsdrehende Aminosäuren kommen in der Natur nur sehr selten vor.
"Wir glauben, dass diese Aminosäuren in die Zellwand der Bakterien eingebaut werden und das bewirkt, dass sich die Fasern der Matrix lösen. Diese Matrixfasern sind in den Zellwänden der Mikroorganismen verankert und wenn sich diese Verbindung lockert, lösen sich die Bakterien wieder voneinander."
Mithilfe radioaktiv markierter D-Aminosäuren konnten Richard Losick und seine Kollegen zeigen, dass diese Verbindungen tatsächlich in die Zellwand der Bakterien eingebaut werden. Nur die D-Form der Aminosäuren zeigte diesen Effekt: Die L-Form der gleichen Aminosäuren blieb wirkungslos. Losick:
"Wir haben diese Substanzen daher auch an krankheitserregenden Bakterienarten getestet und die Ergebnisse waren sehr vielversprechend. Bei mindestens zwei pathogenen Arten konnten wir mit Hilfe der D-Aminosäuren verhindern, dass sie einen Biofilm ausbilden. Das gibt natürlich Anlass zur Hoffnung, dass wir dieses Wissen auch in der Medizin einsetzen können."
Leben Krankheitserreger in einem Biofilm, sind sie für Antibiotika praktisch unerreichbar. Deshalb ist es so gefährlich, wenn Biofilme im Schlepptau eines Katheters oder eines Implantats in den Körper gelangen. Einzelne Keime können sich aus dem Bakterienverband lösen und schwere Entzündungen hervorrufen. Richard Losicks Idee ist deshalb, Implantate und Katheder vor ihrem Einsatz mit D-Aminosäuren zu behandeln.
"Man könnte sich vorstellen, D-Aminosäuren so in einen Katheder oder ein Implantat zu integrieren, dass sie kontinuierlich freigesetzt werden."
Denn D-Aminosäuren lösen Biofilme nicht nur auf - sie können sogar verhindern, dass diese überhaupt erst entstehen. Es wäre aber auch denkbar, D-Aminosäuren in Kombination mit Antibiotika zu verabreichen. Damit könnten Krankheitserreger aus einem Biofilm heraus gelöst und anschließend bekämpft werden. Wie gut das funktioniert, muss allerdings erst noch getestet werden.
"In dieser Lebensgemeinschaft halten die Bakterien viel mehr aus, als wenn sie alleine leben würden. Sie sind von einer schützenden Matrix aus Proteinfasern umgeben. Diese Matrix verbindet die Bakterien nicht nur untereinander, sie dient auch als Schutz gegen Schadstoffe oder Antibiotika."
Richard Losick von der Abteilung für Molekular- und Zellbiologie der Harvard Universität. In seinem Labor studiert der Forscher Biofilme, die das Bodenbakterium Bacillus subtilis bildet. Werden die Nährstoffe knapp und sammeln sich zu viele Abfallprodukte im Biofilm an, lösen diese Einzeller ihren Verband wieder auf. Richard Losick und seine Kollegen stellten fest, dass so genannte D-Aminosäuren bei diesem Prozess eine wichtige Rolle spielen. Diese D- oder auch rechtsdrehend genannten Aminosäuren sind eine Variante der häufigeren L- oder linksdrehenden Form von Aminosäuren. Rechtsdrehende Aminosäuren kommen in der Natur nur sehr selten vor.
"Wir glauben, dass diese Aminosäuren in die Zellwand der Bakterien eingebaut werden und das bewirkt, dass sich die Fasern der Matrix lösen. Diese Matrixfasern sind in den Zellwänden der Mikroorganismen verankert und wenn sich diese Verbindung lockert, lösen sich die Bakterien wieder voneinander."
Mithilfe radioaktiv markierter D-Aminosäuren konnten Richard Losick und seine Kollegen zeigen, dass diese Verbindungen tatsächlich in die Zellwand der Bakterien eingebaut werden. Nur die D-Form der Aminosäuren zeigte diesen Effekt: Die L-Form der gleichen Aminosäuren blieb wirkungslos. Losick:
"Wir haben diese Substanzen daher auch an krankheitserregenden Bakterienarten getestet und die Ergebnisse waren sehr vielversprechend. Bei mindestens zwei pathogenen Arten konnten wir mit Hilfe der D-Aminosäuren verhindern, dass sie einen Biofilm ausbilden. Das gibt natürlich Anlass zur Hoffnung, dass wir dieses Wissen auch in der Medizin einsetzen können."
Leben Krankheitserreger in einem Biofilm, sind sie für Antibiotika praktisch unerreichbar. Deshalb ist es so gefährlich, wenn Biofilme im Schlepptau eines Katheters oder eines Implantats in den Körper gelangen. Einzelne Keime können sich aus dem Bakterienverband lösen und schwere Entzündungen hervorrufen. Richard Losicks Idee ist deshalb, Implantate und Katheder vor ihrem Einsatz mit D-Aminosäuren zu behandeln.
"Man könnte sich vorstellen, D-Aminosäuren so in einen Katheder oder ein Implantat zu integrieren, dass sie kontinuierlich freigesetzt werden."
Denn D-Aminosäuren lösen Biofilme nicht nur auf - sie können sogar verhindern, dass diese überhaupt erst entstehen. Es wäre aber auch denkbar, D-Aminosäuren in Kombination mit Antibiotika zu verabreichen. Damit könnten Krankheitserreger aus einem Biofilm heraus gelöst und anschließend bekämpft werden. Wie gut das funktioniert, muss allerdings erst noch getestet werden.