Antimikrobielle Biotechnologie

Die zunehmende Antibiotikaresistenz ist ein weltweites Gesundheitsproblem, das durch den übermäßigen und unsachgemäßen Einsatz von Antibiotika verstärkt wird. Bakterien entwickeln Mechanismen, um Resistenz gegenüber diesen Medikamenten zu entwickeln, was die Wirksamkeit herkömmlicher Antibiotika beeinträchtigt. Dies führt zu schwerwiegenden und schwer behandelbaren bakteriellen Infektionen, erhöhten Gesundheitskosten und einer wachsenden Bedrohung für die öffentliche Gesundheit. Neben der Optimierung des Antibiotika­einsatzes, bedarf es daher der Entwicklung neuer Antibiotikaklassen und weiterer antibakterieller Strategien.

Eine wirksame Alternative zur Bekämpfung antibiotika­resistenter Bakterien sind Bakteriophagen.

Dies sind Viren, die äußerst spezifisch Bakterien infizieren und abtöten. In der Natur sind Bakteriophagen nahezu allgegenwärtig und spielen eine essentielle Rolle bei der Regulation von Bakterienpopulationen.

Phagen bestehen aus einem Nukleinsäurekern, der entweder aus DNA oder RNA besteht, und einer sie umgebenden Protein­hülle. Sie infizieren die Bakterienzelle indem sie auf deren Oberfläche anheften und ihr Genom in die Wirtszelle injizieren. Innerhalb des Bakteriums vermehren sich die Bakteriophagen massenhaft und produzieren dabei Enzyme wodurch die Zellwand geschwächt und schließlich zerstört (lysiert) wird. Dadurch werden die neu gebildeten Phagen freigesetzt, die nun neue Bakterien infizieren können.

Spezifität und Effektivität machen Bakteriophagen zu einer potenten Alternative zur Behandlung schwerer Infektionen mit antibiotikaresistenten Keimen. Am Fraunhofer IZI werden Bakteriophagen systematisch gesammelt und auf deren medizinisches Potenzial hin untersucht. Dazu werden Phagen aus unterschiedlichsten Umweltproben isoliert und charakterisiert. Neben der kompletten Sequenzierung des Phagengenoms wird dieses insbesondere auf Resistenzgene und potenzielle Virulenzfaktoren hin untersucht. Ziel ist der Aufbau einer umfangreichen therapeutischen Phagenbibliothek, die als Basis für die Erforschung und Entwicklung von Phagen-basierten Therapeutika dient.