Antibiotika: „LEGO Chemistry“: Forscher stoppen resistente Mikroben

Mit der Entdeckung von Penicillin begannen Antibiotika ihren triumphalen Durchbruch in der modernen Medizin, aber die Waffe, die einst so wirksam war, ist durch jahrzehntelangen Einsatz scharf geworden. Viele Bakterienstämme haben inzwischen Wege gefunden, um die Wirkung von Antibiotika zu vermeiden, einige sogar mehrmals: 25.000 Menschen sterben jedes Jahr an hochresistenten mikrobiellen Infektionen in Ländern der Europäischen Union, und der Trend wächst – da die Zahl zuverlässiger Wirkstoffe weiter steigt. schrumpfen und die Pharmaindustrie kann mit der Entwicklung neuer Substanzen nicht Schritt halten.

Aus alt mach neu

Der Wettlauf gegen sich schnell verändernde Mikroben geht jedoch nicht verloren, ebenso wie eine aktuelle Studie in der Zeitschrift Specialist „Natur“ Es schlägt vor. Forscher, die mit dem kalifornischen Chemiker zusammenarbeiten Ian Seiple haben nun einen Syntheseweg für Antibiotika eingeführt, der nicht nur die Suche an der Schnittstelle zwischen Labor und Klinik erheblich beschleunigt, sondern auch zu einer großen Anzahl neuer Medikamentenkandidaten führen kann.

Im Gegensatz zu traditionellen Verfahren, bei denen neue Substanzen „von Grund auf neu“ entwickelt werden, dh von Grund auf neu, verlassen sich Seiple und sein Team auf das Prinzip „aus dem Alten neu machen“. Sie können es auch als modulare Optimierung oder „LEGO-Chemie“ bezeichnen, die amerikanische Forscher jetzt mit einem Antibiotikum aus der Streptogamingruppe als Beispiel praktiziert haben. Wie bei vielen anderen Antibiotika besteht bereits eine Resistenz gegen Streptogamine. Der Grund dafür ist ein Enzym namens Vat („Virginiamycin-Acetyltransferase“), mit dessen Hilfe Bakterien den Wirkstoff erkennen und unschädlich machen.

Laboroptimiertes Antibiotikum

Um diese Reaktion umkehren zu können, mussten Forscher aus den USA, China und Frankreich zunächst verstehen, für welche chemischen Streptogaminblöcke sie verantwortlich sind. Dies wurde erreicht, indem das Molekül in Module zerlegt und anschließend mithilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Röntgenkristallographie in Aktion beobachtet wurde. Der zweite Schritt des neuen Verfahrens bestand darin, die Module wieder aufzubauen – allerdings mit Modifikationen: Wie Seiple und sein Team in ihrer Studie schreiben, bedeutete die Rekonzeptualisierung der Substanz, dass das Vat-Enzym nicht mehr in den Wirkstoff gelangen konnte.

Die Modifikationen haben die antibiotische Wirkung um den Faktor zehn verbessert. Die Behandlung war bei Ratten wirksam, die mit Streptogamin-resistenten Mikroben infiziert waren. Seiple und sein Team sind optimistisch, dass die neue Substanz auch eine ähnliche Wirkung auf den Menschen haben könnte.

Die Hoffnung basiert nicht nur auf Streptogamin und seinen Derivaten: Auf diese Weise können andere Antibiotika optimiert werden, sagt der Chemiker der University of California in San Francisco. „Jetzt haben wir einen Workflow, mit dem wir die chemische Beständigkeit überwinden können. „Das Potenzial von Antibiotika ist noch nicht ausgeschöpft.“