Eiweiß als neue Hoffnung gegen Krankenhauskeime

Meist fängt es harmlos an: Ein Standardeingriff im Krankenhaus verläuft nach Plan, alle Beteiligten atmen auf. Doch bei der Wundversorgung treten Probleme auf: Gerötetes, geschwollenes Gewebe deutet auf eine Infektion hin.

Sofort werden Antibiotika verabreicht, um die auslösenden Keime abzutöten. Doch die Wirkung bleibt aus und die Infektion breitet sich aus. Ein Wettlauf mit der Zeit beginnt, denn die offenbar antibiotikaresistenten Bakterien drohen eine Sepsis, eine Blutvergiftung, auszulösen.

Gefahr antibiotikaresistenter Bakterien

Das geschilderte Szenario ist keine Seltenheit, gehören antibiotikaresistente bakterielle Krankheitserreger doch zu den größten Gefahren im heutigen Gesundheitsbetrieb. Wirkungsvolle Alternativen zu gegenwärtigen Wirkstoffen sind daher dringend gesucht.

Zwar gibt es Reserve-Antibiotika, die speziell für Einsätze dieser Art zurückgehalten werden, doch können diese gerade bei älteren und schwächeren Patient:innen zu spät kommen.

Mit einer anderen Alternative beschäftigt sich hingegen Nermina Melanovic vom Institut für Molekulare Biowissenschaften an der Universität Graz. Sie untersucht Bausteine des körpereigenen Immunsystems, sogenannte Peptide.

Mit Peptiden gegen Schadstoffe im Blut

Bestimmte dieser kleinen Proteinstrukturen, die Teil einer ersten Verteidigungslinie der menschlichen Immunantwort sind, zerstören eindringende Krankheitserreger auf der Haut oder in Schleimhäuten. „Wir versuchen die Peptide in einer Weise zu modifizieren, dass sie bakterielle Pathogene gezielt im Blut unschädlich machen“, fasst die Biowissenschaftlerin zusammen.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die neu entwickelten Peptide erstaunliche Fähigkeiten haben. Sie eliminieren die bakteriellen Krankheitserreger so effizient, dass diese keine Zeit haben, sich anzupassen und Resistenzen zu entwickeln. Gleichzeitig entfalten sie eine entzündungsvorbeugende Wirkung im Körper und können eine Sepsis verhindern.

Resistenzen unwahrscheinlich

Die Peptide haften aufgrund ihrer positiven elektrostatischen Ladung an den negativ geladenen Zellmembranen der Bakterien. Mit ihrer helixartigen Struktur bohren sie dann kleine Löcher in diese Schutzhülle der Mikroorganismen – auch bei jenen, die durch Antibiotika nicht mehr unschädlich gemacht werden können“, erklärt Malanovic.

„Auf diese Art wird die Membranstruktur zerstört und kann den Zellinhalt nicht mehr halten. Dieser Vorgang läuft innerhalb von Minuten ab, also schneller, als sich die Bakterien vermehren können. Deshalb ist es auch unwahrscheinlich, dass diese Resistenzen entwickeln.“

Bessere Bedingungen für Forschung an Peptiden

Melanovic geht es nun darum, das Design eines Peptids, das all die erwünschten Wirkungen vereint, weiter zu verbessern. Das passiert etwa, indem die Reihenfolge der Aminosäuren im Peptid verändert wird, um Eigenschaften zu modifizieren; oder indem die Helixform des Moleküls angepasst wird.

Zudem gilt es, die Infrastruktur für die Forschung an Peptiden zu verbessern: „In der einschlägigen Medikamentenentwicklung ist alles auf die pharmazeutische Umsetzung von Antibiotika ausgerichtet. Es gibt bisher beispielsweise kein spezialisiertes Tiermodell für die Untersuchung von Peptiden. Es fehlt ein klarer Konsens darüber, wie sich Ergebnisse aus dem Labor auf Tiere übertragen lassen“, veranschaulicht die Biowissenschaftlerin.

„Gleichzeitig müssen regulatorische Hindernisse überwunden und Investoren und die Pharmabranche auf das Thema Peptide als Alternative für Antibiotika sensibilisiert werden.“

Weitere Anwendungsfelder denkbar

Grundsätzlich sei die Peptidforschung aber voll von Schätzen, die es noch zu erheben gilt – und die weit über eine Antibiotikaalternative hinausreichen, betont Malanovic.

Die Forscherin meldete etwa nicht nur ein Patent zu einem antimikrobiellen Peptid an, sondern auch eines, das in der Krebsbekämpfung eingesetzt werden kann. „In der Krebsforschung liegt ein wichtiges Forschungsfeld. Denn Peptide können auch modifiziert werden, um schädliche Bakterien im Krebsumfeld oder sogar die Tumorzellen selbst zu eliminieren“, erklärt die Biowissenschaftlerin.

„Doch auch eine Reihe weiterer Anwendungen sind denkbar, bis hin zur Bekämpfung von Schimmelpilzen in Lebensmitteln. Das Potenzial ist also enorm.“

Noch ist offen, ob die Forschungserfolge der Arbeitsgruppe auch im Rahmen eines Spin-off-Unternehmens kommerzialisiert werden sollen.