zum Inhalt springen
Powered by

Aus Alt mach Neu – ein Weg zur nächsten Antibiotika-Generation

Zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung wurden die Antibiotika als wahre Wundermittel gefeiert. Ein halbes Jahrhundert später hat sich an dieser Einschätzung nicht viel geändert. Keine andere Arzneimittelgruppe hatte in der Vergangenheit einen größeren Anteil daran, dass sich das Durchschnittsalter der Menschen binnen kürzester Zeit verdoppelt hat. Doch dieser Erfolg ist in ernster Gefahr – denn immer mehr Krankheitserreger entwickeln gegen die gängigen antibakteriellen Wirkstoffe Resistenzen.

„Heute sind bereits mehr als die Hälfte der klinischen Isolate von Staphylococcus aureus gegen das Antibiotikum Methicillin resistent“, berichtet Professor Dr. rer.nat. Lutz Heide, Leiter der Abteilung für Pharmazeutische Biologie am Pharmazeutischen Institut der Universität Tübingen. Bei vielen anderen Keimen sind die Zahlen ähnlich dramatisch.

Prof. Dr. Lutz Heide verhilft altgedienten Antibiotika zu neuer Durchschlagskraft. © Prof. Heide

Um in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten die Oberhand zu behalten, werden deshalb fortlaufend neue Antibiotika benötigt - doch deren Zahl nimmt seit Jahren kontinuierlich ab. Mehr und mehr Pharmaunternehmen haben sich inzwischen aus der Forschung zurückgezogen, weil sich die hohen Investitionskosten für ein Antibiotikum kaum noch rechnen. Während ein neues Medikament gegen Bluthochdruck im Idealfall Millionen von Menschen über einen langen Zeitraum hinweg verabreicht wird, ist bei einem Antibiotikum die Zahl der Patienten sowie die Therapiedauer meist sehr limitiert.

Einen neuen, hochpotenten antibakteriellen Wirkstoff würden die Ärzte sogar nur mit äußerster Zurückhaltung - also lediglich im Notfall - einsetzen, um das Auftreten von Resistenzen so lange wie möglich zu verhindern. „Sie stellen das beste Antibiotikum der Welt her und können den Markt trotzdem nicht beherrschen", umreißt Heide das wirtschaftliche Dilemma der Pharmafirmen.

Viele Antibiotika warten noch auf ihre Entdeckung

Ihr Goldenes Zeitalter erlebte die Antibiotika-Forschung in den Jahren 1940 bis 1960. „In dieser Zeit wurden all jene Substanzen entdeckt, die auch heute noch die Therapie bestimmen – also die Penicilline, Tetracycline, Erythromycine und viele andere mehr“, erzählt Heide. Die meisten dieser Antibiotika sind Naturstoffe, die von im Erdreich lebenden Bakterien und Pilzen gebildet werden. Und dieses Feld ist noch lange nicht abgegrast. „Wir wissen, dass selbst im Boden, wo seit 50 Jahren gezielt nach entsprechenden Bakterien gesucht wird, noch nicht einmal ein Prozent aller Organismen bekannt sind“, so der Tübinger Pharmazeut. Denn ein Großteil der Bakterien lässt sich unter Laborbedingungen nicht kultivieren und steht somit der Antibiotika-Forschung noch gar nicht zur Verfügung. „Und bei den marinen Bakterien haben wir gerade erst mit der Suche angefangen“, weiß Heide.

Bei ihrer Arbeit kommen den Wissenschaftlern jetzt die jüngsten Fortschritte in der Sequenzierungstechnologie zur Hilfe. Die neuen Geräte arbeiten extrem schnell und zuverlässig und werden in absehbarer Zeit für eine wahre Datenflut sorgen. „Selbst von Bakterien, die sich bisher nicht züchten ließen, wird man schon bald die komplette DNA-Sequenz entschlüsselt haben“, ist sich Heide sicher. Wenn man sich bewusst macht, dass der überwiegende Teil der Bodenbakterien zehn, manchmal sogar zwanzig verschiedene Antibiotika bilden kann, dann muss einem um die Zukunft dieses Forschungsfeldes eigentlich nicht bange sein. Dieser Überzeugung ist auch Heide: „In der Natur gibt es immens viele antibakteriell wirksame Substanzen, die wir noch gar nicht entdeckt haben.“

Bodenbakterien der Gattung Streptomyces bilden zahlreiche Antibiotika.
Bodenbakterien der Gattung Streptomyces bilden zahlreiche Antibiotika. © Prof. Heide / Universität Tübingen

Ausrangierte Antibiotika kommen plötzlich wieder in Mode

Doch Heide und seine Mitarbeiter haben nicht nur das Ziel, komplett neue Antibiotika zu identifizieren. Sie wollen auch den bereits bekannten Wirkstoffen mit Hilfe gentechnischer Methoden zu neuer Durchschlagskraft verhelfen. Als Versuchsobjekt suchten sich die Tübinger Pharmazeuten dafür die Klasse der Aminocumarin-Antibiotika aus, die bereits vor über 40 Jahren in Bakterien der Gattung Streptomyces gefunden wurden. „Indem sie das Enzym Gyrase hemmen, behindern die Aminocumarine sehr effektiv die Umsetzung der genetischen Informationen sowie die Zellteilung in Bakterien“, erklärt Heide den Wirkmechanismus. Allerdings schaffte es aus dieser Substanz-Klasse nur Novobiocin in die klinische Anwendung, wo es wegen verschiedener Nebenwirkungen und einem eingeschränkten Erregerspektrum aber nie eine große Rolle spielte.

Mittels gentechnischer Methoden ist es möglich, das Wirkspektrum der Antibiotika zu erweitern. © Heide / Universität Tübingen

Dass die Aminocumarine inzwischen wieder mehr Aufmerksamkeit bekommen, liegt unter anderem daran, dass sie gegen eine immer größer werdende Zahl methicillinresistenter Staphylococcus-aureus-Stämme wirksam sind. „Wir versuchen jetzt, durch die gezielte Modifikation einzelner chemischer Strukturen neuartige Aminocumarin-Derivate zu kreieren, die über bessere pharmakologische Eigenschaften sowie ein breiteres Wirkspektrum verfügen als beispielsweise Novobiocin", berichtet Heide, der auch am Tübinger Sonderforschungsbereich (SFB) 766 „Die bakterielle Zellhülle" beteiligt ist. Heides Vorgehen, auf ein längst in Vergessenheit geratenes Antibiotikum zurückzugreifen, und dieses mittels gentechnischer Verfahren zu optimieren, hat Vorteile. So haben die Aminocumarine ihre Verträglichkeit für den Menschen in klinischen Studien bereits unter Beweis gestellt - sonst hätte Novobiocin gar keine Zulassung erhalten. „Bei einer komplett neuen Antibiotika-Klasse hingegen besteht immer die Gefahr, dass sich diese als zu giftig erweist, wenn der Wirkstoff nicht nur die Bakterien, sondern auch die menschlichen Zellen angreift", weiß Heide.

Technik auch für andere Arzneimittel geeignet

Mehr als 130 Aminocumarin-Derivate haben Heide und seine Mitarbeiter inzwischen hergestellt - viele weitere sollen noch folgen. „Einige dieser neuen Substanzen besitzen mindestens das Potenzial von Novobiocin“, freut sich Heide. Doch eigentlich geht es den Wissenschaftlern gar nicht so sehr darum, jetzt das bestmögliche Antibiotikum zu entwickeln. Viel wichtiger sei es, zu zeigen, dass die von ihnen entwickelte Technik tatsächlich funktioniert, denn Heides Blick geht bereits über den eigenen Tellerrand hinaus: „In Zukunft können wir auf diese Weise nämlich nicht nur Antibiotika für den Einsatz im Menschen optimieren, sondern auch eine ganze Reihe anderer Naturstoffe – so zum Beispiel die wichtige Gruppe der Zytostatika.“

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/aus-alt-mach-neu-ein-weg-zur-naechsten-antibiotika-generation