Ein internationales Team, darunter Forscher der Maynooth University, hat ein neues Molekül entwickelt, das das Potenzial hat, arzneimittelresistente Bakterien zu bekämpfen. Antibiotikaresistenz (AMR) ist ein Phänomen, bei dem sich Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten im Laufe der Zeit entwickeln, um gegen Medikamente immun zu werden. Diese Resistenz erschwert die Behandlung der Infektion und erhöht das Risiko einer längeren Erkrankung und des Todes.
Prognosen zufolge werden herkömmliche Antibiotika bis zum Jahr 2050 aufgrund der steigenden AMR-Werte ihre Wirksamkeit weitgehend eingebüßt haben. Daher hat die Suche nach neuen Wegen zur Ausrottung der Bakterien für die wissenschaftliche Gemeinschaft höchste Priorität.
Supramolekulare Chemie: der Schlüssel zur Bekämpfung antimikrobieller Resistenzen
Diese Forschung nutzt die Prinzipien der supramolekularen Chemie, einem wissenschaftlichen Nischengebiet, das Wechselwirkungen zwischen Molekülen erforscht, um diesen Durchbruch zu erzielen. Am wichtigsten ist, dass die Studie Moleküle identifizierte, die Bakterien wirksam abtöten, aber für gesunde menschliche Zellen nur eine minimale Toxizität aufweisen.
Die neue Forschungsarbeit, die in der renommierten Fachzeitschrift Chemistry veröffentlicht wurde, fällt mit der World AMRAwareness Week zusammen, die vom 18. bis 24. November stattfindet. Diese von der Weltgesundheitsorganisation ins Leben gerufene globale Kampagne zielt darauf ab, das Bewusstsein und das Verständnis der Menschen für AMR zu schärfen, in der Hoffnung, die Entstehung und Ausbreitung arzneimittelresistenter Infektionen zu reduzieren.
Laut der bislang umfassendsten Schätzung der globalen Auswirkungen von AMR starben im Jahr 2019 mehr als 1,2 Millionen Menschen und möglicherweise noch Millionen mehr an den direkten Folgen antibiotikaresistenter bakterieller Infektionen. Die Forschung könnte den Weg für neue Wege zur Bewältigung eines Problems ebnen, an dem jedes Jahr mehr Menschen sterben als an AIDS oder Malaria.
Der leitende Forscher Luke Brennan vom Department of Chemistry der Maynooth University sagte: „Wir entdecken neue Moleküle und untersuchen, wie sie sich an Anionen binden, das sind negativ geladene Chemikalien, die für die Biochemie des Lebens äußerst wichtig sind. Wir legen den Grundstein für die Prävention und Behandlung von Krankheiten, die von Krebs bis Mukoviszidose reichen.“
Verwendung eines „Trojanischen Pferdes“-Ansatzes zur Bekämpfung arzneimittelresistenter Bakterien
Die auf dem Einsatz synthetischer Ionentransporter basierende Arbeit zeigt erstmals, dass der Einstrom von Salzen (Natrium- und Chloridionen) in Bakterien eine Kaskade biochemischer Ereignisse auslösen kann, die zum Zelltod der Bakterien führen – selbst bei Stämmen, die gegen derzeit verfügbare Antibiotika wie Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA) resistent sind.
Dr. Robert Elms, Co-Autor der Studie vom Catherine Lonsdale Institute of Human Health an der Maynooth University, sagte: „Diese Arbeit zeigt, dass wir mit unserem Ansatz – einem ‚Trojanischen Pferd‘, das einen Salzeinstrom in Zellen verursacht – wir arzneimittelresistente Bakterien wirksam abtöten können, und zwar auf eine Weise, die bekannten Methoden der Bakterienresistenz entgegenwirkt.“
„Bakterien arbeiten hart daran, eine stabile Ionenkonzentration in ihren Zellmembranen aufrechtzuerhalten“, fuhr Elmes fort. „Sobald dieses empfindliche Gleichgewicht gestört ist, werden die normalen Funktionen der Zelle gestört und die Zelle kann nicht überleben. Diese synthetischen Moleküle binden sich an Chloridionen und hüllen sie in eine „Fettdecke“, die es ihnen ermöglicht, sich leicht in der bakteriellen Zellmembran aufzulösen, Ionen in sich aufzunehmen und das normale Ionengleichgewicht zu stören. Diese Arbeit ist ein Beispiel dafür, wie grundlegende Kenntnisse der Chemie einen ungedeckten Bedarf in der Forschung zur menschlichen Gesundheit beeinflussen können.“
Professor Kevin Kavanagh, Mikrobiologe am Fachbereich Biologie der Maynooth University, kommentierte: „Der Anstieg der Infektionsraten mit arzneimittelresistenten Bakterien gibt Anlass zu großer Sorge. Diese Arbeit ist ein Beispiel dafür, wie Chemiker und Biologen zusammenarbeiten, um neue antibakterielle Wirkstoffe mit erheblichem Zukunftspotenzial zu entwickeln.“
Diese Ergebnisse ebnen den Weg für die potenzielle Entwicklung von Anionentransportern als praktikable Alternativen zu bestehenden Antibiotika, die angesichts des zunehmenden Problems der AMR dringend erforderlich sind.