Forscher basteln Viren, die gegen antibiotikaresistente Keime kämpfen

Keime, die gegen Antibiotika resistent sind, werden zu einem immer größeren Problem in der Medizin. Wissenschaftler wollen diesen Mikroben nun aber mit Viren nachstellen, die speziell zu diesem Zweck entwickelt wurden.

Gezieltes Design

Im Fokus steht dabei die Arbeit mit Phagen, einer Viren-Art, die ohnehin darauf spezialisiert ist, Einzeller zu infizieren. Ein Team der New England Biolabs (NEB) und der Yale University stellte nun erstmals ein vollständig synthetisches System zur Konstruktion solcher Bakteriophagen vor, die sich gegen Pseudomonas aeruginosa richten - einen weltweit gefürchteten Krankheitserreger, der häufig Resistenzen gegen gängige Antibiotika entwickelt. Die Ergebnisse wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Bakteriophagen werden bereits seit über 100 Jahren therapeutisch genutzt. Mit der zunehmenden Ausbreitung antibiotikaresistenter Infektionen erlebt die Phagentherapie derzeit eine Renaissance. Bislang war das Feld jedoch stark eingeschränkt, da Phagen meist aus natürlichen Isolaten stammen und ihre gentechnische Anpassung als aufwendig und zeitintensiv gilt.


Das jetzt vorgestellte Verfahren setzt genau hier an. Statt mit vorhandenen Phagen zu arbeiten, konstruieren die Forschenden komplette Phagen-Genome außerhalb der Zelle auf Basis digitaler Sequenzdaten. Mithilfe der sogenannten High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA) wurden 28 synthetische DNA-Fragmente zu einem funktionsfähigen Phagen zusammengesetzt. Bereits während der Montage integrierte das Team gezielte genetische Veränderungen, etwa Punktmutationen, Einfügungen oder Deletionen.

So gelang es unter anderem, Gene für Schwanzfasern auszutauschen und damit den Wirtsbereich des Phagen zu verändern. Zusätzlich wurden fluoreszierende Marker eingebaut, mit denen sich Infektionen in Echtzeit sichtbar machen lassen. Nach der Assemblierung wird das synthetische Genom in einen sicheren Laborstamm eingebracht, der als Produktionssystem dient.

Leichter zum Ziel

Nach Einschätzung der Forschenden überwindet das Verfahren mehrere Hürden klassischer Phagenentwicklung. Die Abhängigkeit von speziellen Wirtsbakterien und die mühsame schrittweise Bearbeitung innerhalb der Zelle entfallen. Zudem verwendet die Golden-Gate-Methode kürzere DNA-Segmente, die leichter herzustellen sind, weniger Fehler enthalten und auch bei komplexen Phagengenomen zuverlässig funktionieren.

Die neue Technik ist das Ergebnis einer engen Zusammenarbeit zwischen Molekularbiologen von NEB und Phagenforschern an Universitäten. Erste Anwendungen reichten von Modellphagen wie T7 bis hin zu Phagen gegen hochresistente Krankheitserreger. Langfristig könnte der Ansatz die Entwicklung passgenauer Phagentherapien deutlich beschleunigen - und damit eine neue Waffe im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen liefern.


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