Forscher enthüllen Schwachstelle in den Abwehrmechanismen eines gefährlichen multiresistenten Bakteriums

BerlinForschende der Universität Süddänemark haben eine neue Schwachstelle bei Pseudomonas aeruginosa entdeckt, einem Bakterium, das gegen viele Antibiotika resistent ist. Dieses Bakterium ist häufig in Boden, Wasser, Krankenhäusern und Pflegeheimen zu finden und stellt eine Gefahr dar, da es Menschen mit geschwächtem Immunsystem infizieren kann.

Wissenschaftler der Abteilungen für Biochemie, Molekularbiologie und Klinische Mikrobiologie haben eine Methode entwickelt, um P. aeruginosa daran zu hindern, Biofilm zu bilden. Biofilm ist eine Schutzschicht, die Bakterien vor Antibiotika schützt.

Wichtige Erkenntnisse:

• Die Entdeckung von drei neuen Genen, die bei Überexpression die Biofilmbildung reduzieren.
• Dieses System ist Teil des Kern-Genoms von P. aeruginosa und wurde in allen bisher sequenzierten Stämmen gefunden.
• Die Reduktion der Biofilme erleichtert Antibiotika das Eindringen in die Zelloberfläche.
• Stress in der Zellwand stimuliert auf natürliche Weise das biofilmreduzierende System.

P. aeruginosa schützt sich effektiv durch die Bildung eines Biofilms. Dieser Biofilm kann so dicht werden, dass Antibiotika nicht in der Lage sind, die Bakterien im Inneren zu erreichen und abzutöten.

Clare Kirkpatrick, Forschungsleiterin am Institut für Biochemie und Molekularbiologie, erklärte, dass Biofilme so dick sein können, dass Antibiotika nicht ins Zellinnere gelangen. Sie erwähnte auch, dass es in Zukunft möglich sein könnte, mit Medikamenten das Wachstum von Biofilmen auf der Oberfläche von P. aeruginosa zu verringern.

Das Forschungsteam, bestehend aus Clare Kirkpatrick, Magnus Z. Østergaard, Flemming D. Nielsen und Mette H. Meinfeldt, hat seine Ergebnisse im Fachjournal Microbiology Spectrum veröffentlicht.

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Forscher untersuchten drei neu entdeckte Gene in einem im Labor gezüchteten Stamm von P. aeruginosa. Die Überexpression dieser Gene verringerte die Biofilmbildung erheblich. Dieses durch die Gene beeinflusste System ist Teil des Kerngenoms des Bakteriums und wurde bisher in allen sequenzierten P. aeruginosa-Stämmen nachgewiesen.

Bakterien können sich schnell anpassen und verändern, wenn sie Herausforderungen begegnen. Daher kann es sein, dass Patienten zunächst durch Antibiotika eine Besserung erfahren, aber später Resistenzen entwickeln. Dennoch bleibt das Hauptgenmaterial der Bakterien unverändert.

Die Forscher stellten fest, dass sie durch die Erhöhung der Aktivität bestimmter Gene die Bildung von Biofilmen verringern konnten. Zudem bemerkten sie, dass das biofilmreduzierende System aktiviert wird, wenn die Zellwand unter Stress steht. Kirkpatrick erklärte, dass die Belastung der Zellwand möglicherweise von Natur aus Biofilme reduziert, wodurch Antibiotika leichter eindringen könnten.

Zellwand-angreifende Medikamente werden selten gegen P. aeruginosa-Infektionen eingesetzt. Doch laut Kirkpatrick könnten diese Arzneimittel in aktuelle Behandlungen integriert werden, um die Biofilmproduktion zu verringern, was die Wirksamkeit bestehender Antibiotika erhöhen könnte.

Bakterienzellwände unterscheiden sich von menschlichen Zellwänden und sind daher gute Zielstrukturen für Behandlungen. Einige Funktionen sind in bakteriellen und menschlichen Zellen identisch, andere jedoch spezifisch für Bakterien. Indem wir uns auf diese einzigartigen bakteriellen Funktionen und Zellwände konzentrieren, können wir Infektionen bekämpfen, ohne menschliche Zellen zu schädigen.

Neueste Forschung könnte Lösungsansatz gegen antibiotikaresistente P. aeruginosa bieten. Weitere Untersuchungen könnten zu neuen Behandlungsansätzen führen, die diese Schwäche ausnutzen.