Chemische Biologie der Kohlenhydrate

Pseudomonas aeruginosa ist allgegenwärtig, krankheitserregend und lebt in schleimigen Lebensgemeinschaften, sogenannten Biofilmen. Etwa 90 Prozent der Mukoviszidose-Patienten sterben an diesem Keim. Außerdem hat sich das Bakterium zu einem der Hauptverursacher von Krankenhausinfektionen entwickelt. Die Behandlung ist problematisch, denn durch sein Leben im Biofilm ist der Keim gut vor dem Immunsystem und auch vor Antibiotika geschützt. Zudem bildet er zunehmend Resistenzen gegen Antibiotika aus. Unsere Wissenschaftler entwickeln Substanzen, die diese Biofilme auflösen sollen und damit P. aeruginosa angreifbar machen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS).

Unsere Forschung

Ob auf Implantaten, Kathetern, Zugängen oder in offenen Wunden und verschleimten Lungen: Siedelt sich Pseudomonas aeruginosa auf einer Oberfläche an, bildet er innerhalb kurzer Zeit komplexe Lebensgemeinschaften aus, die sich in eine schleimige Matrix einbetten. In einem solchen Biofilm sind die Bakterien sowohl vor dem Immunsystem als auch vor Antibiotika gut geschützt, denn weder Immunzellen noch antibiotisch wirkende Moleküle dringen durch diese Matrix bis zu den Bakterien vor. Lediglich frei schwimmende Bakterien, die sich aus der Matrix gelöst haben und eine akute Infektion verursachen, werden von Immunzellen und Medikamenten erreicht.

Sobald das Immunsystem jedoch die akute Infektion abgewehrt hat oder die Medikamenteneinnahme beendet wird, lösen sich erneut Bakterien aus dem Biofilm und veranlassen den nächsten Infektionsschub. Die Wissenschaftler am HZI entwickeln nun Substanzen, die das Anheften der Bakterien an der Oberfläche verhindern sollen. Damit würde der Lebensgemeinschaft der Halt fehlen, die Biofilmmatrix würde sich auflösen und die Bakterien wären wieder für das Immunsystem und Antibiotika angreifbar.

Die extrazelluläre Matrix eines Biofilms ist ein komplexes Konstrukt aus mehrdimensionalen Polysacchariden, Nukleinsäuren und Proteinen. Im Fokus der Wissenschaftler stehen die Lektin-Bausteine des Biofilms. Das sind Proteinmoleküle, die die Körperzellen auf denen der Biofilm wächst, die Bakterien und die Matrix miteinander vernetzen. Sozusagen der Kleber zwischen Unterlage, Bakterien und Schutzhülle. Gelingt es, die Funktion dieser Lektine chemisch zu stören, fehlt der Matrix ein wichtiges Bindeglied und die Bestandteile des Biofilms verlieren ihren Halt. Die Bakterien lösen sich aus der Lebensgemeinschaft und werden damit für das Immunsystem und Antibiotika wieder sicht- und therapierbar.

Die Wissenschaftler des HZI suchen nach kleinen Molekülen, die die Lektine blockieren und sich zudem einfach zum Infektionsort transportieren lassen. In einem engen Netzwerk aus Medizinern, Pharmazeuten und Naturstoffchemikern entsteht damit ein ganz neuer Therapieansatz für biofilmbildende Pathogene und die damit zusammen hängenden chronischen Infektionen.

Leitung

  • Dr. Alexander Titz

    Alexander Titz

    Leiter der Nachwuchsgruppe Chemische Biologie der Kohlenhydrate

    0681 98806-2500

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