Eine von Forschern der University of California San Diego geleitete Studie hat eine Schwachstelle bei Bakterienstämmen entdeckt, die gegen Antibiotika resistent sind.
In Zusammenarbeit mit Laboren der Arizona State University und der Universitat Pompeu Fabra (Spanien) untersuchten Professor Gürol Süel und Kollegen von der School of Biological Sciences der UC San Diego die Antibiotikaresistenz des Bakteriums Bacillus subtilis. Ihre Forschung wurde von der Frage motiviert, warum mutierte Varianten von Bakterien sich nicht vermehren und die Population übernehmen, wenn sie erst einmal einen Vorteil in Bezug auf Antibiotikaresistenz entwickelt haben. Mit einem Vorteil gegenüber anderen Bakterien ohne ähnliche Antibiotikaresistenz sollten solche Bakterien dominant werden. Doch das sind sie nicht. Warum?
Die Antwort, die in der Zeitschrift Science Advances berichtet wird , ist, dass Antibiotikaresistenz ihren Preis hat. Während Antibiotikaresistenz den Bakterien einige Überlebensvorteile bietet, entdeckte das Team, dass sie auch mit einer physiologischen Einschränkung verbunden ist, die eine potenzielle Dominanz verhindert. Diese Tatsache, so die Forscher, könnte möglicherweise ausgenutzt werden, um die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu stoppen.
„Wir haben eine Achillesferse antibiotikaresistenter Bakterien entdeckt“, sagte Süel, Mitglied der Abteilung für Molekularbiologie an der UC San Diego. „Wir können diese Kosten nutzen, um die Entstehung von Antibiotikaresistenzen ohne Medikamente oder schädliche Chemikalien zu unterdrücken.“
Bei der Untersuchung einer Ribosomvariante des Bacillus subtilis namens „L22“ stellten die Forscher fest, dass der Wettbewerb um Magnesium das Wachstum von L22 stärker behindert als ein normales „Wildtyp“-Ribosom, das nicht gegen Antibiotika resistent ist. Daher verursacht der Wettbewerb einen physiologischen Tribut, der mit mutierten Bakterien mit Resistenzen in Verbindung gebracht wird.
„Wir denken oft, dass Antibiotikaresistenz ein großer Vorteil für das Überleben von Bakterien ist. Doch wir haben herausgefunden, dass die Fähigkeit, mit Magnesiummangel in ihrer Umgebung zurechtzukommen, für die Bakterienvermehrung wichtiger ist“, sagte Süel.
Diese neu entdeckte Schwäche kann nun als Angriffspunkt genutzt werden, um Antibiotikaresistenzen ohne den Einsatz von Medikamenten oder giftigen Chemikalien entgegenzuwirken. So könnte es beispielsweise möglich sein, Magnesiumionen aus der Umgebung von Bakterien zu chelatieren, was resistente Stämme gezielt hemmen sollte, ohne die für unsere Gesundheit möglicherweise nützlichen Wildtypbakterien zu beeinträchtigen. „Wir zeigen, dass wir durch ein besseres Verständnis der molekularen und physiologischen Eigenschaften antibiotikaresistenter Bakterien neue Wege finden können, sie ohne den Einsatz von Medikamenten zu kontrollieren“, sagte Süel.
Credits:
Ashley Moon, Süel Lab, UC San Diego
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5249
