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Antibiotika-Notstand

05.06.2019

Neue Medikamente dank Erregern aus der Urzeit

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2 Bilder
Versteinerter Zahnstein aus einem prähistorischen Schädel als DNA-Quelle.
Bild: Christina Warinner

Weil Antibiotika wirkungslos werden, läuft die Jagd nach neuen Wirkstoffen. Forscher wollen jetzt Erbgut urzeitlicher Erreger in lebende Bakterien einbauen.

Die Wunderwaffe der Medizin verliert zusehends an Durchschlagskraft: Immer mehr Bakterien und Krankheitserreger sind immun gegen die gebräuchlichsten Antibiotika. Schon heute sterben nach Angaben der Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung allein in deutschen Kliniken jedes mehr als 10.000 Patienten infolge von Infektionen, weil gängige Antibiotika nicht mehr wirken. Und das Problem wird immer größer – auch weil der Einsatz von Antibiotika in der Medizin, aber auch in der Tierzucht, in den vergangenen 70 Jahren explosionsartig angestiegen ist.

Weltweit wird darum mit enormem Einsatz nach neuen Substanzen gesucht, um Krankheitserreger, die vor der Entdeckung der Antibiotika Millionen Menschen das Leben gekostet haben, auch in Zukunft in Schach zu halten. Einen neuen Ansatz dabei verfolgt ein Team um Pierre Stallforth vom Leibniz Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie und Christina Warinner vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte. Paläobiotechnologie heißt das junge Forschungsfeld, das die beiden Forscher nun, dank einer millionenschweren Förderung durch die Werner-Siemens-Stiftung, in Jena erschließen.

Ihre Idee: Seit der Entdeckung und dem massenhaften Einsatz von Antibiotika hat sich das Mikrobiom, die Gesamtheit der Mikroorganismen an und in unserem Körper, radikal verändert. Arten sind ausgestorben, neue haben sich entwickelt und es sind andere Gleichgewichte entstanden. Der normale Prozess der Evolution, in den der Mensch aber entscheidend eingegriffen hat. Um den Ansatz der Forscher zu verstehen, muss man ein wenig mehr über das Leben der Mikroorganismen wissen, das unsichtbar für unser Auge, überall in unserer Umwelt und in den Körpern aller Lebewesen blüht. Es sind komplexe Lebensgemeinschaften unzähliger Arten, die unser Leben, ja sogar unser Verhalten auf vielfältige Weise beeinflussen.

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„Mehr als drei Viertel aller kommerziell erhältlichen Antibiotika basieren auf Stoffen, die von Bakterien produziert werden“, erklärt Stallforth. Denn auch auf der Ebene der Mikroorganismen ist das Leben vor allem eins: Überlebenskampf. Bakterien und Pilze haben in Jahrmillionen dauernder Entwicklung Substanzen entwickelt, um sich vor anderen Mikroorganismen zu schützen oder sich einen Vorteil zu verschaffen. Entstanden sind Stoffe, die etwa Bakterien abtöten oder an der Ausbreitung hindern – Antibiotika. Wenn wir Antibiotika nutzen, schlüpfen wir also meist unter den Schutzschirm von Bakterien.

Wie viele Mikroorganismen es allein auf und in unserem Körper gibt, ist kaum seriös zu sagen. Sicher ist sich der aus Gersthofen bei Augsburg stammende Stallforth aber in einer Sache: „Es gibt eine sehr große Anzahl natürlicher Antibiotika, zu denen wir noch keinen Zugang haben.“ Das Problem ist, jene Mikroorganismen zu finden, die diese Stoffe produzieren.

Für Pharmafirmen lohnt sich die Forschung nicht

Die Suche nach neuen Antibiotika mit herkömmlichen Methoden ist an ihre Grenzen geraten. Um neue Substanzklassen zu finden muss man immer mehr Geld und Zeit investieren – und stößt am Ende häufig genug auf bereits Bekanntes. Für die Pharmariesen ist diese Forschung wenig interessant: Selbst wenn sie ein neues Antibiotikum entdecken sollten, sind die Aussichten, die Ausgaben wieder einzuspielen schlecht. Die Behandlungsdauer mit Antibiotika ist relativ kurz. Und ein neues Medikament, das wirksam wäre gegen multiresistente Keime, müsste erst als Reserveantibiotika in Reserve gehalten werden. Darum ist Grundlagenforschung, wie sie Stallforth und Warinner betreiben, so wichtig.

Zwei Ideen sind dort bisher vorherrschend, um neue Antibiotika zu finden: Entweder versucht man möglichst viele neue Bakterien zu identifizieren. Oder man sucht nach Bakterien an möglichst abgelegenen Orten, etwa bei isolierten Volksgruppen, die bisher von der Behandlung mit Antibiotika ausgeschlossen waren. Warriner und Stallforth wollen die Möglichkeiten dieses Spektrum um eine Dimension erweitern. Sie wollen in der Zeit zurückreisen, um die Suche nach dem neuen Superwirkstoff auch auf Bakterien auszuweiten, die längst ausgestorben sind.

Die Zusammensetzung der Bakterien im menschlichen Mund zum Beispiel hat sich schon in den vergangenen 100 Jahren stark verändert. Warinner und Stallforth können aber noch viel weiter zurückblicken: 1000, 10.000, gar 70.000 Jahre. Möglich wird das durch die neuen technischen Möglichkeiten der Genanalyse. In versteinertem Zahnstein überdauert auch die genetische Information der Bakterien, die einmal darauf gelebt haben, so lange.

Die Forscher können diese Gene heute maschinell auslesen und dabei nach Fragmenten suchen, die bekannt dafür sind, die Produktion von Antibiotika zu steuern. Finden Sie solche Schnipsel, lassen sie diese im Labor nachbauen – und schleusen sie in das Erbgut lebender Bakterien oder Pilze ein. Geht alles gut, fangen diese dann an, die unbekannten Stoffe zu produzieren – Paläoantibiotika. Laien mögen jetzt an die geklonten Dinosaurier aus „Jurassic Park“ denken. Aber Stallforth versichert, die ursprünglichen Bakterien könnte er gar nicht wieder zum Leben erwecken. Risiken wie die ungewollte Freisetzung gefährlicher Krankheitserreger schließt er darum aus.

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