Im Boden lebende Myxobakterien der Art Cystobacter violaceus, hier aufgenommen durch ein Stereomikroskop, bilden als Cystobactamide bezeichnete Substanzen, die andere Bakterien abtöten.
Thema
Antibiotika der Zukunft?
Unter den Krankenhauskeimen gelten gramnegative Bakterien als besonders schwer zu behandeln: An ihrer doppelten Zellmembran scheitern viele Antibiotika. Auf Abhilfe lassen die Cystobactamide hoffen – Substanzen aus der reichhaltigen Bakteriensammlung des HZI. In einer Partnerschaft mit dem Pharma-Unternehmen Evotec sollen sie jetzt zu Medikamenten weiterentwickelt werden.
Die Myxobakterien-Sammlung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) hat sich oftmals als wahre Schatztruhe erwiesen. Seit den 70er Jahren wurden die ursprünglich als kaum kultivierbar geltenden Bodenbakterien an der Vorläufer-Einrichtung des Zentrums in großem Stil gezüchtet und erforscht. Seither wird die Stammsammlung kontinuierlich erweitert. Am HZI und seinem Saarbrücker Standort, dem Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS), werden Extrakte von Myxobakterien auf interessante Naturstoffe untersucht. Und sie sind immer wieder für Überraschungen gut.
„Im Jahr 2011 haben wir erstmals in einem Extrakt von Cystobacter, einer Myxobakterien-Art, ein Molekül identifiziert, das gegen gramnegative Bakterien wirkt“, erinnert sich Rolf Müller, Myxobakterien-Forscher und Direktor des HIPS. In anderen Myxobakterien-Arten fanden Müller und seine Kollegen später weitere Varianten der inzwischen „Cystobactamide“ getauften Substanz. Es zeigte sich, dass es sich um eine ganze Klasse zuvor unbekannter Moleküle handelt – und einige wirken deutlich besser und gegen mehr verschiedene Keime als die zuerst gefundene Variante. Man nimmt an, dass sich Myxobakterien mit Substanzen wie den Cystobactamiden lästige Nahrungskonkurrenz durch andere Bakterien vom Leibe halten.
3D-Modell der Struktur eines Cystobactamid-Moleküls.
Erfolgversprechend ist der Wirkmechanismus: Die Cystobactamide sind sogenannte Gyrase-Hemmer. Sie hindern das Bakterium daran, die Erbsubstanz DNA so aufzuwinden, wie es für die Vervielfältigung nötig ist. „Es gibt bereits Gyrase-Hemmer, die in der Klinik erfolgreich als Antibiotika eingesetzt werden“, sagt Müller, „aber gegen diese sind viele Bakterien resistent geworden.“ Cystobactamide dagegen wirken nach wie vor gegen solche Keime. Zusammen mit den Teams von Mark Brönstrup (HZI), Marc Stadler (HZI), Rolf Hartmann sowie Anna Hirsch (beide vom HIPS) und Andreas Kirschning (Leibniz Universität Hannover) verbesserten Müller und seine Kollegen die Eigenschaften der Cystobactamide weiter, testeten sie in Mäusen und entwickelten Verfahren, um sie in größeren Mengen im Labor herzustellen.Damit aus den vielversprechenden Substanzen jetzt Medikamente für die Krankenhäuser werden können, hat sich das HZI für die nächsten Schritte einen leistungsfähigen Partner gesichert: das Pharma-Unternehmen Evotec mit Sitz in Hamburg.
„An der Chemie ist noch vieles zu verbessern, die Effizienz der Synthese muss gesteigert und die pharmazeutischen Eigenschaften müssen optimiert werden. Dafür würden wir alleine viele Jahre brauchen.“
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Rolf Müller
Myxobakterien-Forscher und Direktor des HIPS
Und wie schnell wird es mit dem Industriepartner Evotec vorangehen, mit dem das HZI für zunächst drei Jahre eine Kooperation abgeschlossen hat? Müller zeigt sich optimistisch: „Das Risiko ist bei der Medikamenten-Entwicklung immer hoch. Aber ich hoffe, dass in drei bis vier Jahren eine Erprobung im Menschen in klinischen Studien möglich ist – und im besten Fall in weiteren zwei bis vier Jahren die Marktzulassung.“
