Neuartige Verbindungen, die in Meeresschwämmen entdeckt wurden, können arzneimittelresistente Bakterien abtöten

18.07.2022 - Brasilien

Eine Forschergruppe unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität von São Paulo (USP) in São Carlos, Brasilien, hat in einem Meeresschwamm, der auf Fernando de Noronha, einer Inselgruppe etwa 400 km vor der Küste der nordöstlichen Region Brasiliens, gesammelt wurde, eine Reihe bioaktiver Verbindungen identifiziert. Einige der Substanzen erwiesen sich als fähig, Bakterien abzutöten, die gegen die derzeit verfügbaren Antibiotika resistent sind, was den Weg für die Entwicklung neuer Medikamente ebnet.

Eduardo Hajdu/Museu Nacional/UFRJ

Mehrere Substanzen, die antibiotikaresistente Bakterien abtöten, wurden von brasilianischen Forschern in einem Meeresschwamm gefunden, der auf Fernando de Noronha, einer Inselgruppe vor der Küste des Nordostens, heimisch ist.

Die Studie wurde von der FAPESP unterstützt und in einem Artikel im Journal of Natural Products veröffentlicht.

"Dieser Meeresschwamm war zuvor von Gruppen außerhalb Brasiliens untersucht worden, hauptsächlich in den 1990er Jahren. Wir haben Techniken der nächsten Generation eingesetzt, um Substanzen aus seinem Sekundärstoffwechsel zu analysieren, nach neuen Molekülen zu suchen und seine biologische Aktivität zu testen. Wir waren in der Lage, eine Reihe neuer Verbindungen zu beschreiben. Das größte Potenzial wurde gegen arzneimittelresistente Bakterien entdeckt", so Vítor Freire, der die Studie im Rahmen seiner Doktorarbeit am Institut für Chemie von São Carlos (IQSC-USP) durchführte.

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet die Resistenz gegen Antibiotika als ein großes globales Problem für die öffentliche Gesundheit. Einem von der britischen Regierung in Auftrag gegebenen und 2016 veröffentlichten Bericht zufolge wird die Zahl der Todesfälle aufgrund von Infektionen durch arzneimittelresistente Bakterien im Jahr 2050 voraussichtlich 10 Millionen erreichen. Daher ist es so wichtig, wirksame neue Antibiotika zu finden.

Bei dem in der Studie untersuchten Meeresschwamm handelt es sich um Agelas dispar, eine Art, die in der Karibik und an Teilen der brasilianischen Küste heimisch ist. Meeresschwämme gehören zu den ältesten Organismen der Erde und verbringen ihr Leben verankert an Riffen oder am Meeresboden. In Millionen von Jahren der Evolution haben sie einen komplexen Stoffwechsel entwickelt, der Substanzen produziert, die sie für den Wettbewerb mit anderen wirbellosen Tieren und zur Vermeidung von Infektionen durch pathogene Bakterien benötigen.

Bei den in der Studie identifizierten Substanzen mit dem größten therapeutischen Potenzial handelt es sich um drei verschiedene Arten von Ageliferin, benannt nach der Meeresschwammgattung Agelas.

"Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Fähigkeit von Schwämmen, symbiontische Mikroorganismen zu speichern, die ihnen auch helfen, sich zu verteidigen. Wenn wir die in Schwämmen gefundenen Verbindungen analysieren, wissen wir nicht immer, was von ihnen selbst produziert wurde und was von Symbionten stammt", so Roberto Berlinck, Professor am IQSC-USP und leitender Forscher der Studie.

Tumore und Bakterien

Dreizehn Verbindungen wurden an der Eierstockkrebs-Zelllinie OVCAR3 getestet, erwiesen sich jedoch nicht als biologisch aktiv. Andere Forschergruppen, die Ageliferine an Lungen-, Dickdarm- und Brustkrebszellen getestet haben, konnten keine tumorhemmende Wirkung feststellen, und eine Verbindung hatte keine Wirkung auf Lymphomzellen. Drei Ageliferine eliminierten jedoch arzneimittelresistente Bakterien wie Escherichia coli und Enterococcus faecalis, die sehr häufig vorkommen und in verschiedenen Umgebungen sowie im menschlichen Körper zu finden sind, sowie Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii und Pseudomonas aeruginosa, die von der WHO als vorrangige Ziele für neue Antibiotika aufgeführt werden und zu den Bakterien gehören, die für die meisten Krankenhausinfektionen verantwortlich sind.

Die Forscher wollten wissen, ob die Verwendung dieser Ageliferine zu einer Zerstörung der roten Blutkörperchen (Hämolyse) im Darm führen könnte, eine potenziell tödliche Nebenwirkung, die häufig bei Patienten auftritt, die sich einer Chemotherapie unterziehen und Antibiotika benötigen. In Mäusezellen verursachten die Verbindungen keine derartigen Schäden, was auf ein vielversprechendes Potenzial für die Arzneimittelentwicklung hindeutet.

Der nächste Schritt besteht darin, andere Meeresschwämme mit der gleichen Methodik zu analysieren. "Herauszufinden, wie diese Stoffe produziert werden, ist äußerst wichtig, da sie von mehreren Schwammklassen verbreitet werden und in Zukunft bei der Behandlung von Krankheiten helfen könnten", sagte Freire, der derzeit als Postdoktorand am National Cancer Institute in den Vereinigten Staaten forscht.

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