Wissenschaftler des National Physical Laboratory (NPL) in London haben in Zusammenarbeit mit Partnern von der Universität Cambridge, der Universität Exeter, dem King’s College London und dem University College London einen Mechanismus gegen antibakteriellen Persistenz entwickelt, um persistente und resistente bakterielle Infektionen zu bekämpfen.

Die Resistenz gegen antimikrobielle Mittel bedroht die moderne Medizin auf tiefgreifende Weise. Infektionen, die gegen Antibiotika resistent sind, tragen zu schwereren und häufigeren Fällen von Sepsis bei, stellen ein höheres Risiko für chronische Krankheiten (z.B. Diabetes) dar und beeinträchtigen chirurgische Behandlungen.

Die Verbreitung resistenter Infektionen wird auf multiresistente Bakterien, sogenannte “Superbakterien”, zurückgeführt. Wiederkehrende Infektionen werden jedoch am ehesten durch persistente Zellen verursacht – Subpopulationen langsam wachsender und ruhender Bakterien, die gegenüber Antibiotika-Behandlungen tolerant bleiben, sich aber vermehren können und zu chronischen Infektionen führen. Das heißt, diese Zellen persistieren.

Wirksamere Therapien sind notwendig, aber ihre Leistung muss ohne die Komplikationen des Antibiotika-Abriebs und der Bakterientoleranz (sowohl von persistenten als auch von resistenten Bakterien) gemessen werden. Diese Herausforderung erfordert einen verlässlichen und gut charakterisierten Mechanismus der antibakteriellen Persistenz, der nicht zwischen phänotypischen Varianten unterscheidet und alles klärt.

Um eine solche Leistung zu erbringen, hat sich dieses interdisziplinäre Forschungsteam die geometrischen Prinzipien der Virusarchitektur zu eigen gemacht, um ein synthetisches biologisches – Protein Ψ-Capsid – zu entwickeln, das sich aus einem kleinen molekularen Motiv zusammensetzt, das in menschlichen Zellen zu finden ist.

Dieses Motiv kann pathogen-assoziierte molekulare Muster auf bakteriellen Oberflächen erkennen, ist aber selbst schwach antimikrobiell. Im Gegensatz dazu liefert jedes Kapsid, das aus mehreren Kopien des Motivs besteht, einen Zufluss hoher antimikrobieller Dosen in seiner genauen Bindungsposition auf einer Bakterienzelle.

Mit einer Kombination aus nanoskaliger und einzelliger Bildgebung zeigte das Team, dass die Kapside den Bakterien irreparable Schäden zufügen, indem sie sich schnell in Nanoporen in ihren Membranen umwandeln und intrazelluläre Ziele erreichen. Die Kapside waren in jeder ihrer chiralen Formen gleichermaßen wirksam, was sie für das Immunsystem des Wirts unsichtbar machen kann und verschiedene Bakterienphänotypen und Superbakterien ohne Zytotoxizität in vitro und in vivo abtötet.

Ibolya Kepiro, höherer Forschungswissenschaftler, National Physical Laboratory (NPL), erklärt “Diese Forschung gipfelt in unseren gemeinsamen Bemühungen, einen antibakteriellen Mechanismus zu identifizieren, der frei von der Frustration der bakteriellen Persistenz sein könnte. Wir glauben, dass diese Ergebnisse vielversprechend für die systemische Bewertung der antimikrobiellen Wirksamkeit sind“.

Die Ergebnisse werden in ACS Nano berichtet und zeigen, wie Biotechnik und multimodale Messungen innovative Lösungen für die Gesundheitsversorgung bieten und validieren können, die auf den natürlichen Fähigkeiten zur Krankheitsbekämpfung aufbauen.

Sender/Quelle: NLP