Bakteriophagen greifen Bakterien an. (Foto: IMAGO, IMAGO / Science Photo Library)

Synthetische Biologie

Bakteriophagen - Viren, die gesund machen

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Carla Vinetta Richter

Multiresistente Bakterien führen immer wieder zu großen Problemen in Krankenhäusern. Eine Möglichkeit, gegen sie vorzugehen, sind Bakteriophagen. Und die könnten in Zukunft sauberer hergestellt werden.

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Nach einem Aufenthalt im Krankenhaus gehen die meisten davon aus, gesund nach Hause zu kommen. Jedoch nehmen manche einen blinden Passagier mit – einen multiresistenten Krankenhauskeim. Gegen diese Bakterien wirken unsere herkömmlichen Antibiotika nur schlecht und manchmal gar nicht.

Für manche Betroffene bleibt als letzte Option auf Heilung eine Reise ins osteuropäische Ausland, zum Beispiel nach Georgien. Denn dort werden seit Jahrzehnten Bakteriophagen angewendet, eine alternative Methode, um resistente Bakterien zu bekämpfen. Aber was sind Bakteriophagen eigentlich?

Bakteriophagen im Labor

Um Bakteriophagen "herzustellen", müssen sie in der freien Natur gesammelt werden. Man kann zum Beispiel Proben von Abwasser nehmen und diese im Labor aufbereiten. Eine Probe wird auf Bakteriophagen hin untersucht, indem man das Wasser filtriert. Phagen sind wesentlich kleiner als Bakterien und nur die Bakterien bleiben im Filter, während die Phagen durchfließen.

Um herauszufinden, ob diese Phagen dann gegen bestimmte Bakterien wirken, müssen sie weiter untersucht werden – und zwar zum Beispiel auf einer Agarplatte. Das ist ein Nährmedium, also eine Flüssigkeit oder ein Gel voller Nährstoffe, in dem zum Beispiel Bakterien gut gedeihen können. Auf den Agarplatten im Labor sind schon Bakterien herangezogen worden und darauf kommen jetzt die Phagen. Dann kann man nach einiger Zeit erkennen, ob die Phagen die vorhandenen Bakterien kaputt gemacht haben oder nicht. Daraufhin kann man die Phagen dann vermehren und gründlich untersuchen.

Agarplatte im Labor (Foto: IMAGO, IMAGO / Westend61)
Agarplatten sind Nährmedien in denen zum Beispiel Bakterien wachsen können. IMAGO / Westend61

Neue Technik aus München

Bei der Untersuchung der Phagen ist eine gute Herstellungspraxis enorm wichtig, damit am Ende nur ein einziger, genau bestimmter Phage entsteht. Hier könnte die neue Technik, entwickelt von einem Team aus Studierenden der Technischen Universität München, einen entscheidenden Unterschied in Zukunft bringen. Die Technik entstand im Rahmen des iGEM Wettbewerbs.

Statt eines Nährbodens, zum Beispiel einer Agarplatte, wird eine spezielle Nährlösung genutzt. Die Nährlösung besteht aus einem E. coli-Extrakt und enthält allerdings keine lebensfähigen Zellen. Escherichia coli -Bakterien kommen zum Beispiel auch in der menschlichen Darmflora vor.

Damit unterscheidet die neue Methode sich grundlegend von bisherigen Methoden zur Bakteriophagen-Gewinnung. Normalerweise werden Zellkulturen mit potenziell infektiösen Bakterienstämmen verwendet.

Werkstatt "Phactory"

Diese neue Methode bringt viele verschiedene Vorteile und funktioniert wie eine kleine Werkstatt. Professor Gil Westmeyer, Betreuer der Studierenden, ist begeistert von dieser zellfreien Vorgehensweise. Alles was benötigt wird, ist die DNA der gewünschten Phagen. Diese enthält den kompletten Bauplan für die Bildung der Bakteriophagen. Gibt man die DNA in die Nährlösung, die die molekularen Bausteine und Enzyme des E. coli-Bakteriums enthält, so fügen sich die Proteine dem Bauplan entsprechend zusammen: Innerhalb weniger Stunden entstehen tausende identischer Kopien.

Das ist beeindruckend, dass sich alles selbst zusammenbaut, wie wenn man viele Legosteine in einen Sack gibt, einmal kurz schüttelt und dann ist es fertig zusammengebaut.

Bakteriophagen greifen Bakterien an. (Foto: IMAGO, IMAGO / Science Photo Library)
Die Illustration zeigt den Transduktionsprozess, bei dem Bakteriophagen Antibiotikaresistenzgene von einem Bakterium auf ein anderes überträgt. IMAGO / Science Photo Library

Phagentherapie in Deutschland bislang eine experimentelle Therapie

Diese neue Methode entspricht eher den strengen Qualitätsstandards für die Herstellung von Arzneimitteln in Deutschland und könnte für die Phagentherapie hierzulande entscheidend sein. Es ist nicht einfach, sich hier mit Phagen behandeln zu lassen, da es als eine experimentelle Therapie gilt und man die ausdrückliche Zustimmung einer Ärztin oder eines Arztes braucht. Bakteriophagen sind nicht als Medikament zugelassen und in keiner Apotheke vorrätig.

Wie geht es weiter?

In osteuropäischen Ländern wie Georgien gibt es die Phagentherapie schon viel länger und dort existieren bereits große Bakterien- und Phagendatenbanken. Auch in Belgien wird bereits mit Phagen gearbeitet. Mit einer belgischen Klinik arbeitet das Team aus München zusammen, um ihre neue Methode weiter zu testen. Mittlerweile ist das Start-Up Invitris aus der Gruppe entstanden.

Die Erfolgsrate liegt bei so 70 Prozent bei 100 konsekutiven Fällen. Das sind ja wieder alles Einzelfälle, die alle spezialisierte Phagen bekommen haben, aber 100 hintereinander laufende. Ich glaube das zeigt, dass da einiges an Potential da ist.

Das Grundproblem der multiresistenten Bakterien wird so schnell nicht verschwinden. Doch durch bessere Methoden zur Herstellung von Bakteriophagen könnte in Zukunft die Phagentherapie auch in Deutschland eingesetzt werden.

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