Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der University of Otago in Neuseeland hat einen hochpräzisen dreidimensionalen Struktur-„Bauplan“ eines Bakteriophagen (ein Virus, der Bakterien infiziert) gezeichnet und damit eine neue wissenschaftliche Grundlage für den Einsatz von Viren zur Bekämpfung multiresistenter „Superbakterien“ geschaffen. Die Forscher sagen, dass dieses Ergebnis nicht nur bei der Suche nach Phagen hilft, die sich besser für die Behandlung eignen, sondern auch alte Zusammenhänge in der Evolutionsgeschichte von Viren aufdeckt.
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der University of Otago in Neuseeland hat einen hochpräzisen dreidimensionalen Struktur-„Bauplan“ eines Bakteriophagen (ein Virus, der Bakterien infiziert) gezeichnet und damit eine neue wissenschaftliche Grundlage für den Einsatz von Viren zur Bekämpfung multiresistenter „Superbakterien“ geschaffen. Die Forscher sagen, dass dieses Ergebnis nicht nur bei der Suche nach Phagen hilft, die sich besser für die Behandlung eignen, sondern auch alte Zusammenhänge in der Evolutionsgeschichte von Viren aufdeckt.
James Hodgkinson-Bean, Erstautor der Arbeit und Doktorand in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der University of Otago, wies darauf hin, dass Phagen als Alternative zu herkömmlichen Antibiotika zunehmend an Bedeutung gewinnen, da die Gefahr antimikrobieller Resistenzen weiter zunimmt. Er führte ein, dass Phagen für mehrzellige Organismen, einschließlich des Menschen, harmlos sind, aber bestimmte Bakterien hochselektiv erkennen und abtöten können. Daher werden sie zunehmend in der sogenannten „Phagentherapie“ zur Behandlung hochresistenter bakterieller Infektionen eingesetzt.
Seiner Ansicht nach handelt es sich bei Bakteriophagen um „extrem hochentwickelte Viren“, deren Infektionsprozess auf einer riesigen maschinenähnlichen Struktur – dem „Schwanz“ – beruht. Diese Studie nutzte hochauflösende Technologie der Strukturbiologie, um eine detaillierte molekulare Analyse eines Phagen namens Bas63 durchzuführen, der E. coli beherbergt, und konzentrierte sich dabei darauf, aufzudecken, wie sein Schwanz während des Infektionsprozesses funktioniert. Relevante Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Die Arbeit wurde von Wissenschaftlern der University of Otago und des Okinawa Institute of Science and Technology durchgeführt. Hodgkinson-Bean wies darauf hin, dass solche Strukturstudien von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Unterschiede im Infektionsverhalten verschiedener Phagen in Experimenten sind und auch eine wichtige Referenz für die klinisch „geeignetste“ Auswahl des Phagen liefern.
Mihnea Bostina, korrespondierende Autorin des Artikels und außerordentliche Professorin in der Abteilung für Mikrobiologie und Immunologie der University of Otago, sagte, dass Phagen vor dem Hintergrund zunehmender globaler Antibiotikaresistenzen und Pflanzenkrankheiten, die weiterhin die Ernährungssicherheit gefährden, immer wichtiger werden. Er betonte, dass dieser detaillierte „Bauplan“ der Phagenstruktur rationeller gestaltete Anwendungen in medizinischen, landwirtschaftlichen und industriellen Bereichen fördern wird, beispielsweise zur Behandlung arzneimittelresistenter Infektionen und zur Beseitigung von Biofilmen in der Lebensmittelverarbeitung und in Wasserversorgungssystemen.
Untersuchungen zeigen, dass die dreidimensionale Struktur des Virus seltene „Whisker-Collar“-Verbindungsstrukturen, hexamere dekorative Proteine und verschiedene Schwanzfasern enthält. Bostina wies darauf hin, dass diese feinen dreidimensionalen Daten neben ihrem wissenschaftlichen Wert auch kreative Inspiration für Künstler, Animationspraktiker und populärwissenschaftliche Pädagogen bieten könnten.
Hodgkinson-Bean betonte außerdem, dass die Untersuchung der Struktur von Viren auch dazu beitragen könne, die alte Evolutionsgeschichte von Viren zurückzuverfolgen. Er wies darauf hin, dass die DNA für Menschen normalerweise der beste „Fingerabdruck“ sei, um evolutionäre Beziehungen nachzuvollziehen, in der Welt der Viren könnten dreidimensionale Strukturen jedoch oft tiefere Beziehungen zu entfernt verwandten Viren offenbaren. In dieser Studie entdeckte das Team einige Strukturmerkmale, die bisher nur bei weit entfernten Viren beobachtet wurden, und deckte so bisher unerkannte evolutionäre Zusammenhänge auf.
Durch Strukturstudien wissen Wissenschaftler bereits, dass Bakteriophagen mit Herpesviren verwandt sind, eine Beziehung, die vermutlich auf die geologische Zeit Milliarden Jahre vor der Entstehung mehrzelligen Lebens zurückgeht. Hodgkinson-Bean sagte, dass wir in diesem Sinne, wenn wir die Struktur von Phagen beobachten, tatsächlich „lebende Fossilien, primitive antike Lebensformen schätzen“, die „eine einzigartige Schönheit in sich tragen“.
Die dieses Mal bekannt gegebene Virusstruktur ist die zweite große Errungenschaft dieser Art, die dieses Forschungsteam auf diesem Gebiet erzielt hat. Sie haben zuvor die Struktur eines Virus analysiert, der Kartoffelkrankheiten verursacht, und entsprechende Arbeiten wurden kürzlich in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht. Der neueste Artikel mit dem Titel „Cryo-EM structure of bacteriophage Bas63 enthüllt strukturelle Konservierung und Diversität in der Gattung Felixounavirus“ wurde am 12. November 2025 in Science Advances veröffentlicht.
Da Antibiotika nach und nach ihre „Kontrolle“ über einige Krankheitserreger verlieren, weckt dieser hochauflösende „Bauplan“ von Phagenstrukturen neue Hoffnung für die zukünftige Entwicklung präziserer und effizienterer Phagentherapien zur Bekämpfung von Superkeimen.