Antibiotika werden langsam knapp: Weltweit nehmen Resistenzen gegen das einstige Wundermittel zu. Mit einem innovativen Ansatz hat ein Team um Zongquian Wang nun zwei neue Antibiotika entdeckt. Im Fachblatt „Science“ beschreiben Experten der Rockefeller University in New York ihre neueste Entdeckung: die Substanz Cilagicin, die gegen einige resistente Keime wirken soll. „Die Studie zeigt die Bedeutung und Kraft des ‚Genome Mining‘ bei der Entdeckung neuer Wirkstoffe“, sagt die Mikrobiologin Yvonne Mast vom Leibniz-Institut DSMZ in Braunschweig, die nicht an der Studie teilgenommen hat.
Die meisten Antibiotika stammen von denselben Pilzen oder Bakterien und produzieren die Wirkstoffe, um sich gegen konkurrierende Stämme durchzusetzen. Das genetische Modell ist in sogenannten Gruppen biosynthetischer Gene gespeichert. Unter Laborbedingungen ist es jedoch schwierig, Mikroorganismen dazu zu bringen, das Antibiotikum aus einer bestimmten Gruppe von Genen herzustellen und es dann zu isolieren.
Forscher der Rockefeller University nutzten deshalb das sogenannte „Genome Mining“, was auf Deutsch so viel bedeutet wie „ein Genom ausgraben“. Zunächst durchsuchten sie die Genome von etwa 10.000 Bakterienstämmen nach Gensequenzen, die das Lipopeptid-Modell liefern. Diese können geeignete Mittel gegen bakterielle Infektionen sein, da sie über vielfältige Wirkmechanismen verfügen, die gegen unterschiedliche Erreger gerichtet sind. US-Biologen durchkämmten Datenbanken nach Gengruppen mit Anweisungen zum Aufbau von Lipopeptiden, die evolutionär nicht mit gängigen Antibiotika verwandt sind. Fündig wurden sie bei einem Mikroorganismus, mit dem Landwirte normalerweise die Wurzelbildung anregen: dem Bakterium Paenibacillus mucilaginosus.
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Mit Bioinformatik und Synthetischer Biologie im Visier
Anstatt Mikroorganismen mühsam zu kultivieren und das Medikament durch Aufreinigung komplexer Substanzen zu gewinnen, nutzten die Forscher Algorithmen der Bioinformatik, um vorherzusagen, wie die Substanz aussehen könnte. Anschließend stellten sie sie mit chemischen Verfahren selbst nach. Wissenschaftler nannten das neu entdeckte Medikament “Cilagicin”. Laut Mast, der auch an neuen Antibiotika forscht, liegt der Fokus der Studie auf diesem Ansatz.