Aufgepeppte Antibiotika

Immer mehr Bakterien erweisen sich als resistent gegen Antibiotika. Die Suche nach neuen Wirkstoffen erweist sich als schwierig, und auf kaum mehr eingesetzte Antibiotika fr¨¹herer Generationen auszuweichen, ist wegen ihrer teils starken Nebenwirkungen oft keine Option. Ein Forschungsteam um Andrea Vasella, emeritierter Professor am Laboratorium f¨¹r Organische Chemie der ETH Z¨¹rich, und Erik B?ttger, Professor am Institut f¨¹r Medizinische Mikrobiologie der Universit?t Z¨¹rich, zeigte nun, wie sich die Wirkung herk?mmlicher Antibiotika markant verbessern l?sst.

Die Antibiotika, die sie ?nachgebessert? haben, geh?ren zur Gruppe der Aminoglykoside. Sie bek?mpfen Bakterien an einer empfindlichen Stelle: ihren Ribosomen. Das sind gleichermassen die Bauunternehmer der attackierten Krankheitserreger, denn sie produzieren Eiweisse, wichtige Bau- und Betriebsstoffe der Zelle.

Nun sind allerdings auch die menschlichen Zellen mit Ribosomen ausgestattet, die jenen der Bakterien t?uschend ?hnlich sehen. Deshalb docken die Aminoglykoside zuweilen auch bei ihnen an, was zu Sch?digungen f¨¹hrt. Sogenannte ototoxische Nebenwirkungen k?nnen von einem H?rverlust bis hin zur Taubheit f¨¹hren und gehen auf irreversible Sch?digungen der Sinneszellen im Innenohr zur¨¹ck.

Antibiotikum ist selektiver

?Wir haben nun den Wirkungsmechanismus von Antibiotika dieser Gruppe so modifiziert, dass sie viel besser zwischen den menschlichen Ribosomen und den Ribosomen der Krankheitserreger unterscheiden k?nnen?, erkl?rt B?ttger. Seine Forschungsgruppe identifizierte anhand einer Reihe von Verbindungen, die an der ETH synthetisiert wurden, die 4¡¯-Hydroxyl-Position in der molekularen Struktur der Aminoglykoside als jene Stelle, die angepasst werden muss, damit diese k¨¹nftig nicht mehr irrt¨¹mlich am menschlichem Ribosom andocken. Sodann entwickelten die beiden Arbeitsgruppen ein Modell, wie die Struktur an dieser Stelle zu ver?ndern sei.

Als entscheidend f¨¹r den Erfolg erwies sich ein experimentelles Testsystem, das die Gruppe B?ttger entwickelt hatte und das es erlaubte, aus den Hunderten von der Gruppe von Vasella synthetisierten Verbindungen die passenden zu identifizieren. ?Die Ergebnisse sind ein sch?nes Beispiel, wie fruchtbar die Zusammenarbeit von Chemikern und Biologen an Universit?t und ETH Z¨¹rich sein kann?, sagt Vasella. An der Arbeit waren ausserdem weitere international f¨¹hrende Forschungsgruppen beteiligt, so unter anderem jenes des Strukturbiologen Venkatraman Ramakrishnan am MRC Labatory of Molecular Biology im britischen Cambridge, der 2009 f¨¹r seine Ribosomenforschung mit dem Nobelpreis f¨¹r Chemie ausgezeichnet worden war.

Die in dieser Arbeit entstandenen Antibiotika wirken viel zielgerichteter als ihre Vorg?nger: menschliche Geh?rzellen wurden durch den ver?nderten Wirkstoff kaum mehr gesch?digt, w?hrend die antibiotische Wirkung gegen Krankheitserreger erhalten blieb, wie Versuche an mit Staphylococcus aureus infizierten M?usen zeigten. Als n?chster Schritt folgen nun toxikologische Untersuchungen, bevor es an die eigentliche Medikamentenentwicklung gehen kann, in der die Effektivit?t und die antibakterielle Potenz optimiert werden.

Medikamente aus den 1940er-Jahren

Die Antibiotikaklasse der Aminoglykoside wurde in den 1940er-Jahren entdeckt und ist sehr potent. In den vergangenen Jahrzehnten ist sie allerdings in den Hintergrund getreten. Das hat nicht nur mit Geh?rsch?digungen und einer (reversiblen) Sch?digung der Nieren zu tun, die sie verursachen k?nnen, sondern auch mit der Verabreichungsform. Als neue Antibiotika auf den Markt kamen, die man ganz einfach als Pille schlucken konnte, verdr?ngten diese bald die Aminoglykoside, die intraven?s gespritzt oder ¨¹ber eine Infusion gegeben werden m¨¹ssen. In der Folge wurde ihre Weiterentwicklung in den 1980er-Jahren eingestellt.

Inzwischen sehen es Experten angesichts der immer weiter um sich greifenden Resistenzen jedoch als unumg?nglich an, auf diese Antibiotikagruppe zur¨¹ckzugreifen. Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat die Aminoglykoside in die Gruppe der Medikamente hochgestuft, die im Kampf gegen resistente und multiresistente Krankheitserreger von ?entscheidender Bedeutung? sind. Einsatzgebiete sind zum Beispiel Herzklappenentz¨¹ndungen oder multiresistente Tuberkulose.

Dies ist eine leicht gek¨¹rzte Fassung eines Artikels von UZH-News-Redaktor Thomas M¨¹ller, der zuerst auf externe Seite UZH-News erschien.