Trainierte Viren erweisen sich als wirksamer bei der Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Nach dem Wettbewerb in Flaschen werden verschiedene Bakterienstämme auf Agarplatten gebracht, auf denen die Forscher den “Sieger” bewerten können, indem sie die Anzahl der Überlebenden zählen. Bakterien werden mit roten und weißen Markierungen identifiziert. Bildnachweis: Meyer Lab, UC San Diego

Die Bedrohung durch Antibiotikaresistenzen nimmt zu, da sich Bakterien ständig weiterentwickeln, um selbst die wirksamsten modernen Arzneimittelbehandlungen zu vereiteln. Bis 2050 drohen mehr als 10 Millionen Menschenleben durch antibiotikaresistente Bakterien, da sich bestehende Therapien als unwirksam erweisen.

Bakteriophagen oder “Phagen” sind zu einer neuen Hoffnungsquelle gegen wachsende Antibiotikaresistenzen geworden. Von der westlichen Wissenschaft jahrzehntelang ignoriert, sind Phagen aufgrund ihrer Fähigkeit, bakterielle Bedrohungen zu infizieren und abzutöten, Gegenstand zunehmender Forschungsaufmerksamkeit.

Ein neues Projekt unter der Leitung von Joshua Borin, einem Absolventen der University of California San Diego Biological Sciences, einem Mitglied des Labors von Associate Professor Justin Meyer, hat bewiesen, dass Phagen, die ein spezielles evolutionäres Training durchlaufen, ihre Fähigkeit erhöhen, Bakterien zu unterdrücken. Wie ein Boxer im Training vor einem Titelkampf zeigten vortrainierte Phagen, dass sie das Einsetzen einer bakteriellen Resistenz verzögern können.

Die Studie, die Beiträge von Forschern der Universität Haifa in Israel und der University of Texas in Austin umfasste, wird am 8. Juni in der Proceedings of the National Academy of Sciences.

“Antibiotikaresistenz ist von Natur aus ein evolutionäres Problem, daher beschreibt dieses Papier eine mögliche neue Lösung, da uns die Antibiotika-Optionen ausgehen”, sagte Borin. „Bakterienviren zu verwenden, die sich an die Wirtsbakterien anpassen und entwickeln können, die sie infizieren und töten sollen, ist eine alte Idee, die wiederbelebt wird. Es ist die Idee, dass der Feind unseres Feindes unser Freund ist.“

Trainierte Viren erweisen sich als wirksamer bei der Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Trainierte und untrainierte Phagen werden in Schlachtfeldflaschen gegen Bakterien ausgespielt, um zu bewerten, welche beim Abtöten effektiver ist. Bildnachweis: Meyer Lab, UC San Diego

Die Idee, bakterielle Infektionen mit Phagen zu bekämpfen, geht auf die Zeit vor dem Zweiten Weltkrieg zurück. Aber als Antibiotika zur führenden Behandlung bakterieller Infektionen wurden, geriet die Phagenforschung nach therapeutischem Potenzial weitgehend in Vergessenheit. Diese Denkweise hat sich in den letzten Jahren geändert, da sich tödliche Bakterien weiterentwickeln und viele moderne Medikamente unwirksam machen.

Borins Projekt wurde entwickelt, um spezialisierte Phagen zu trainieren, um Bakterien zu bekämpfen, bevor sie auf ihr endgültiges bakterielles Ziel treffen. Die in Laborflaschen durchgeführte Studie zeigte klassische Evolutions- und Anpassungsmechanismen. Die Bakterien, sagte Meyer, bewegten sich vorhersehbar, um dem Phagenangriff entgegenzuwirken. Der Unterschied lag in der Vorbereitung. 28 Tage lang trainierte Phagen, so die Studie, konnten Bakterien 1.000-mal effektiver und drei- bis achtmal länger unterdrücken als untrainierte Phagen.

„Der trainierte Phagen hatte bereits Erfahrungen gemacht, wie die Bakterien ihm auszuweichen versuchten“, sagt Meyer. „Es hatte im genetischen Sinne ‚gelernt‘. Es hatte bereits Mutationen entwickelt, um den Bewegungen der Bakterien entgegenzuwirken. Wir verwenden Phagens eigenen Verbesserungsalgorithmus, Evolution durch natürliche Selektion, um sein therapeutisches Potenzial wiederzugewinnen und das Problem zu lösen.“ von Bakterien, die eine Resistenz gegen eine weitere Therapie entwickeln.”

Die Forscher weiten ihre Ergebnisse nun aus, um zu untersuchen, wie vortrainierte Phagen bei Bakterien wirken, die im klinischen Umfeld wichtig sind, wie beispielsweise E. coli. Sie arbeiten auch daran zu evaluieren, wie gut Trainingsmethoden in Tiermodellen funktionieren.

UC San Diego ist führend in der Phagenforschung und klinischen Anwendungen. Im Jahr 2018 gründete die School of Medicine der Universität das Center for Innovative Phagen Applications and Therapeutics, das erste dedizierte Phagentherapiezentrum in Nordamerika.

“Wir haben Antibiotika seit ihrer Entwicklung priorisiert und jetzt, da sie immer weniger nützlich werden, greifen die Menschen auf Phagen zurück, um sie als Therapeutikum zu verwenden”, sagte Meyer. “Mehr von uns untersuchen die Durchführung der Experimente, die notwendig sind, um die Arten von Verfahren und Prozessen zu verstehen, die Phagentherapeutika verbessern können.”


Forscher finden neue Hinweise zur Entwaffnung antibiotikaresistenter Bakterien


Mehr Informationen:
Joshua M. Borin et al., Koevolutionäres Phagentraining führt zu einer stärkeren bakteriellen Unterdrückung und verzögert die Entwicklung der Phagenresistenz, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2104592118

Bereitgestellt von der University of California – San Diego

Zitat: Trainierte Viren erweisen sich als wirksamer bei der Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen (2021, 7. Juni), abgerufen am 7. Juni 2021 von https://phys.org/news/2021-06-viruses-effective-antibiotic-resistance.html

Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Abgesehen von einem fairen Handel zu privaten Studien- oder Forschungszwecken darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Die Inhalte werden nur zu Informationszwecken bereitgestellt.

Lesen Sie auch  Eine SpaceX-Rakete verursachte eine Nachtspirale auf Hawaii

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.