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Arktisches Meer entpuppt sich als potenzielle Fundgrube für neue Medikamente
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
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Wissenschaftler haben in Bakterien des arktischen Meeres neue Verbindungen entdeckt, die antibiotikaresistente Infektionen bekämpfen und den Weg für Medikamente der nächsten Generation ebnen könnten.
Das Problem der Antibiotikaresistenz und neue Möglichkeiten
Antibiotika bilden die Grundlage der modernen Medizin. Ohne sie wären die Behandlung von Infektionen und Operationen äußerst riskant. Dennoch werden wir jedes Jahr mit einem wachsenden Problem bakterieller Resistenzen konfrontiert, während die Entdeckung grundlegend neuer Antibiotika deutlich hinterherhinkt.
Neue Lebensräume erkunden
Es gibt Grund zur Hoffnung: 70 % aller zugelassenen Antibiotika stammen von Actinobakterien, die im Boden leben, doch die meisten Lebensräume der Erde sind noch unerforscht. Die Suche nach neuen Antibiotika unter Actinobakterien an anderen, wenig erforschten Orten, wie beispielsweise dem Arktischen Meer, ist eine vielversprechende Strategie. Insbesondere wenn neue Moleküle gefunden werden, die Bakterien nicht direkt abtöten, sondern ihre Virulenz (Fähigkeit, Krankheiten zu verursachen) reduzieren, wodurch die Resistenzentwicklung erschwert und die Wahrscheinlichkeit von Nebenwirkungen verringert wird.
Fortschrittliche Screening-Methoden enthüllen neue Verbindungen
„In unserer Studie verwendeten wir hochsensitive Screeningmethoden (FAS-HCS) und Tir-Translokationstests, um gezielt antivirulente und antibakterielle Verbindungen aus Actinobakterienextrakten zu identifizieren“, sagt Dr. Päivi Tammela, Professorin an der Universität Helsinki in Finnland und Hauptautorin der Studie, die im Fachjournal Frontiers in Microbiology veröffentlicht wurde. „Wir fanden zwei unterschiedliche Verbindungen: ein großes Phospholipid, das die Virulenz enteropathogener E. coli (EPEC) hemmt, ohne deren Wachstum zu beeinträchtigen, und eine Verbindung, die das Bakterienwachstum hemmt. Beide stammen aus Actinobakterien, die aus dem Arktischen Ozean isoliert wurden.“
Zur Analyse potenzieller Wirkstoffe setzte das Team ein automatisiertes Screening-System ein, das für komplexe mikrobielle Extrakte entwickelt wurde. Die Forscher entwickelten neue Methoden, mit denen sie die antivirale und antibakterielle Wirkung von Hunderten unbekannter Verbindungen gleichzeitig testen konnten. Als Ziel wählten sie einen EPEC-Stamm, der bei Kindern unter fünf Jahren, insbesondere in Entwicklungsländern, schweren Durchfall verursacht.
Entdeckung antivirulenter und antibakterieller Verbindungen
Die untersuchten Verbindungen wurden aus vier Actinobakterienarten gewonnen, die aus Wirbellosen isoliert wurden, die während einer Expedition des norwegischen Forschungsschiffs Kronprinz Haakon im August 2020 im Arktischen Meer vor Spitzbergen gesammelt wurden. Die Bakterien wurden anschließend kultiviert, die Zellen extrahiert und ihr Inhalt in Fraktionen getrennt. Jede Fraktion wurde in vitro auf an kolorektalen Karzinomzellen haftendes EPEC getestet.
Die Forscher entdeckten zwei bislang unbekannte Verbindungen mit unterschiedlicher biologischer Aktivität: eine aus einem unbekannten Stamm (T091-5) der Gattung Rhodococcus und die andere aus einem unbekannten Stamm (T160-2) der Gattung Kocuria. Die Verbindung aus Stamm T091-5, ein großes Phospholipid, zeigte eine starke antivirulente Wirkung, indem sie die Bildung von Aktin-Sockeln und die EPEC-Bindung an den Tir-Rezeptor auf der Wirtszelloberfläche hemmte. Die Verbindung aus Stamm T160-2 zeigte starke antibakterielle Eigenschaften und hemmte das Wachstum von EPEC-Bakterien.
Vielversprechende Ergebnisse und nächste Schritte
Detaillierte Analysen zeigten, dass das Phospholipid des Stammes T091-5 das Bakterienwachstum nicht hemmte. Dies macht es zu einem vielversprechenden Kandidaten für eine antivirale Therapie, da es die Wahrscheinlichkeit einer Resistenzentwicklung verringert. Gleichzeitig hemmte die Verbindung des Stammes T160-2 das Bakterienwachstum und wird als potenzielles neues Antibiotikum weiter untersucht.
HPLC-HR-MS2-Methoden wurden zur Isolierung und Identifizierung dieser Verbindungen eingesetzt. Das Molekulargewicht des Phospholipids lag bei etwa 700 und störte die Interaktion zwischen EPEC und Wirtszellen. „Die nächsten Schritte umfassen die Optimierung der Kulturbedingungen für die Herstellung der Verbindungen und die Isolierung ausreichender Mengen jeder Verbindung zur weiteren Charakterisierung ihrer Struktur und biologischen Aktivität“, fügte Tammela hinzu.