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Erik Böttger arbeitet an einem der drängendsten medizinischen Probleme unserer Tage: Antibiotikaresistenzen. Wegen resistenten Bakterien verlieren immer mehr Medikamente ihre Wirkung. Wer zum Beispiel das Pech hat, sich mit einem Keim zu infizieren, der eine sogenannte NDM-1- oder eine KPC-Resistenz trägt, bei dem kann eine sonst relativ harmlose Blasen- oder Darminfektion tödlich enden. Selbst die letzten Reserveantbiotika vom Typ der Carbapeneme sind dann wirkungslos.
Beide Resistenz-Typen sind in der Schweiz zum Glück noch sehr selten, aber andere gefährliche Typen wie die ESBL-Resistenz breiten sich auch hierzulande aus. «Wir stehen in einem Wettlauf mit der Resistenzentwicklung bei Bakterien und brauchen dringend neue Wirkstoffe», sagt Erik Böttger, Professor für Medizinische Mikrobiologie und Leiter des gleichnamigen Instituts der Universität Zürich.
Böttger und sein Team haben sich diesem Wettlauf verschrieben und publizieren regelmässig über neue Wirkstoffe und Resistenzmechanismen. Eben konnte der Mikrobiologe zusammen mit amerikanischen Forscherkollegen eine prestigeträchtige Arbeit in «Science Translational Medicine» veröffentlichen.
Im Zentrum dieser Arbeit stehen neue Wirkstoffe vom Typ der Spectinomycine, die gegen resistente Erreger von Lungenkrankheiten und Geschlechtskrankheiten wirksam sind. «Wichtig ist, dass wir die beschränkte Zahl verfügbarer Medikamente für wichtige Krankheitsgebiete erweitern können», sagt Böttger.
Die in Zusammenarbeit mit dem amerikanischen Chemiker Richard Lee vom St. Judes Hospital in Memphis entwickelten Stoffe sind eine eindrückliche Bestätigung für Böttgers Forschungsansatz. Denn zur transatlantischen Kooperation ist es dank der einzigartigen Expertise gekommen, die Böttger im Verlaufe seiner langjährigen Arbeiten aufbauen konnte. «Lee hat uns 2010 aufgrund unseres Know-hows mit Aminoglykosiden und Ribosomen für eine Zusammenarbeit angefragt», sagt Böttger.
Die Aminoglykoside bezeichnen eine chemische Klasse wichtiger Antibiotika, zu der unter anderem das Streptomycin gehört. Sie zeichnen sich über einen gemeinsamen Wirkungsmechanismus an den Ribosomen aus. Die Ribosomen sind submikroskopische Gebilde in den Zellen und zuständig für den Aufbau der Proteine. Werden diese Maschinchen der Bakterien behindert, geht die Zelle zugrunde. Aminoglykoside greifen infektiöse Bakterien an einer zentralen Stelle ihrer Eiweissmaschinerie an den Ribosomen an.
Resistenzen können sich allerdings entwickeln, wenn mutierte Bakterien den Zugriff des Antibiotikums auf die Ribosomen verhindern. Einen wichtigen Mechanismus zur Resistenzbildung gegen Aminoglykoside konnte Erik Böttger vor Jahren auf molekularer Ebene entschlüsseln. Dank diesem Know-how konnten die Forscher ein Testsystem entwickeln, um Wechselwirkungen zwischen Antibiotika und Ribosomen zu untersuchen. Zum Beispiel lässt sich damit elegant testen, ob neue Aminoglykoside gegen resistente Keime wirksam sind. Genau dies war die Absicht der amerikanischen Forscher um Richard Lee.
«Mit diesen Tests konnten wir die Spreu vom Weizen trennen», erläutert Erik Böttger. Als Ausgangssubstanz für neue Stoffe griffen die US-Forscher auf Spectinomycin zurück, ein längst bekanntes Antibiotikum, das gegen N. gonorrhoeae, den Erreger der gleichnamigen Geschlechtskrankheit, wirksam ist. Ausgehend von dieser Substanz synthetisierten die US-Forscher neue Derivate, die anschliessend mit dem Zürcher Testsystem untersucht wurden.
Tatsächlich war der Ansatz erfolgreich. Unter den Derivaten fand sich ein Stoff, der hochwirksam gegen multiresistente Atemwegserreger vom Typ S. pneumoniae ist. Dank den gezielt eingefügten chemischen Veränderungen kann die Substanz die Resistenz umgehen. Zudem fanden sich Wirkstoffe, die gegen verschiedene Erreger von Atemwegsinfekten (Strepotcoccus pneumoniae, Haemophilus influenza oder Legionella pneumophilae) effektiv sind.
Im Falle der durch N. gonorrhoeae übertragenen Geschlechtskrankheit zeigten neue Aminospectin-Abkömmlinge gar eine erhöhte Wirksamkeit gegenüber der Ausgangssubstanz. Gleichzeitig seien die neue Wirkstoffe hochspezifisch für bakterielle Ribosomen und harmlos für die Ribosomen in den menschlichen Zellen, betont Böttger. Klinische Studien beim Menschen fehlen zwar noch, aber im Tierversuch konnten die neuen Wirkstoffe Mäuse von einer akuten Lungenentzündung durch S. pneumoniae heilen.
Die von den amerikanischen Gesundheitsbehörden (NIH) finanzierten Studien legen den Grundstein zur Entwicklung dringend benötigter neuer Präparate. Wie lange es dauern wird, bis diese zur Anwendung beim Menschen zur Verfügung stehen werden, hängt auch davon ab, wie rasch Firmen in diese Entwicklungsarbeit einsteigen. Erik Böttger ist zuversichtlich. Und lässt durchblicken, dass aus seinem Labor schon bald weitere Neuigkeiten zum grossen Thema Antibiotikaresistenzen zu hören sein werden.
