23.09.2021 - The Company of Biologists

Bahnbrechende bakterientötende Viren vereinen sich mit Antibiotika zur Bekämpfung verheerender antibiotikaresistenter Bakterien

Mycobacterium abscessus, ein Verwandter der Bakterien, die Tuberkulose und Lepra verursachen, ist für besonders schwere Schäden in der menschlichen Lunge verantwortlich und kann gegen viele Standardantibiotika resistent sein, was die Behandlung von Infektionen äußerst schwierig macht. Es gibt jedoch Hoffnung. Bakterien sind anfällig für natürlich vorkommende Viren, die so genannten Bakteriophagen; für jede Bakterienart gibt es einen einzigartigen Bakteriophagen, der sie vernichten kann. Wissenschaftler testen neue Therapien, bei denen Bakteriophagen mit den derzeit verwendeten Antibiotika kombiniert werden, um antibiotikaresistente Infektionen zu behandeln. In ihrem aktuellen Artikel über Krankheitsmodelle und -mechanismen untersuchen Laurent Kremer und Kollegen von der Universität Montpellier (Frankreich) und der Universität Pittsburgh (USA) die antibakterielle Wirkung einer neuen Kombinationstherapie, bei der Infektionen durch das antibiotikaresistente Bakterium M. abscessus mit einem Bakteriophagen und einem Antibiotikum behandelt werden.

Zuvor hatte das Team aus Pittsburgh einen von 10.000 Bakteriophagen, bekannt als "Muddy", identifiziert, der Bakterien in einer Petrischale effizient abtötet und ein Kandidat für die Behandlung dieser Infektionen beim Menschen sein könnte. Das Team wollte jedoch eine Alternative finden, um seine neue Therapie an Patienten zu testen. Da sie wussten, dass Mukoviszidose-Patienten besonders anfällig für M. abscessus-Infektionen sind, beschlossen Kremer und Kollegen, ihre neue Kombinationstherapie an Zebrafischen zu testen, die die entscheidende genetische Mutation tragen, die beim Menschen Mukoviszidose verursacht und die Reaktion unseres Immunsystems auf bakterielle Infektionen nachahmt. Dann erhielt das Team Proben einer antibiotikaresistenten Form von M. abscessus von einem Mukoviszidose-Patienten, um die Mukoviszidose-Zebrafische zu infizieren und ihre neue Behandlung zu testen.

Zunächst mussten sie herausfinden, wie diese Mukoviszidose-Zebrafische auf die M. abscessus-Infektion reagierten. Bei der 12-tägigen Beobachtung der Tiere stellten sie fest, dass die Fische schwere Infektionen mit Abszessen entwickelten und eine hohe Sterblichkeitsrate aufwiesen; nur 20 % überlebten. Als Nächstes testete das Team, wie gut sich die infizierten Fische erholten, wenn ihnen über einen Zeitraum von 5 Tagen Muddy, der antibakterielle Bakteriophage, injiziert wurde. Diesmal hatten die Fische viel weniger schwere Infektionen, eine höhere Überlebenschance (40 %) und weniger Abszesse, die die Fische bei einer schweren Infektion erlitten.

Dann suchten die Autoren nach einem Antibiotikum, das sie mit Muddy kombinieren konnten, und fanden heraus, dass Rifabutin die M. abscessus-Infektion ebenso wirksam behandeln konnte wie der Bakteriophage allein. Nachdem sie Rifabutin identifiziert hatten, behandelten Kremer und Kollegen die infizierten Fische fünf Tage lang mit dem Antibiotikum und dem Bakteriophagen. Mit dieser Kombinationsbehandlung waren die Infektionen der Fische viel weniger schwerwiegend; die Überlebensrate der Fische stieg auf 70 % und sie erlitten viel weniger Abszesse. Dies ist eine dramatische Verbesserung im Vergleich zu Fischen, die nur mit dem Antibiotikum behandelt wurden und deren Überlebensrate bei 40 % lag.

Nachdem die Autoren gezeigt haben, dass es möglich ist, eine antibiotikaresistente Infektion bei gefährdeten Zebrafischen mit gezielten Bakteriophagen zu behandeln, hoffen sie, dass diese Behandlung schließlich in die Klinik übertragen werden kann, um Menschenleben zu retten. "Wir brauchen klinische Versuche, aber auf dem Weg dorthin müssen noch viele andere Fragen beantwortet werden [...] und Zebrafische sind ein sehr hilfreiches Instrument, um diese Fragen voranzubringen", sagt Graham Hatfull von der Universität Pittsburgh, USA. Matt Johansen (Université de Montpellier, Frankreich) ist optimistisch, dass der Zebrafisch weiterhin eine Schlüsselrolle in unserem Kampf gegen Antibiotikaresistenzen spielen wird: "Wir glauben, dass der Zebrafisch uns helfen wird, viele Bakteriophagen-Bakterien-Paarungen in unserem Kampf gegen multiresistente Erreger zu verstehen.

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