Antibiotika-Forschung : Neue Strategien gegen Antibiotikaresistenz

Im Labor konfrontierte das Forschungsteam den Krankheitskeim mit 39 verschiedenen antibiotischen Wirkstoffkombinationen.
Im Labor konfrontierte das Forschungsteam den Krankheitskeim mit 39 verschiedenen antibiotischen Wirkstoffkombinationen.

Kieler Wissenschaftler erforschen, wie resistente Keime entstehen und wie sie sich verhindern lassen.

nnn.de von
02. Juni 2018, 16:00 Uhr

Die Zahlen sprechen eine deutliche Sprache: Die Anzahl der weltweiten Todesfälle durch Antibiotika-resistente Keime könnte bis zum Jahr 2050 auf zehn Millionen steigen, besagt eine viel zitierte englische Studie aus dem Jahr 2014. Damit würde sogar die gegenwärtige Zahl der Krebstoten übertroffen werden – wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Die scheinbar einfachste und naheliegendste Lösung für dieses wachsende Problem wären neue Antibiotika. Doch die aufwändige Suche danach ist für Pharmaunternehmen oftmals nicht lukrativ. „Heute sind nur noch wenige große Unternehmen im Bereich der Antibiotika-Forschung tätig“, sagt Tanja Schneider vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung. „Wenn es so weitergeht, könnten wir uns bald wieder in einer Prä-Antibiotika-Ära befinden“, befürchtet die Medizinerin.

Denn auch die so genannten Reserveantibiotika werden knapp. Eigentlich sollen sie nur im äußersten Notfall zum Einsatz kommen, damit sich die Bakterien nicht auch auf diese letzten verbliebenen Mittel einstellen können. Doch weil sie zuletzt viel zu oft verschrieben wurden, helfen auch diese Medikamente nicht mehr in jedem Fall. 30 000 bis 35 000 Infektionen mit multiresistenten Keimen gab es laut aktuellsten Schätzungen des Robert-Koch-Instituts im Jahr 2013. In etwa 1500 Fällen wirkte so gut wie gar kein Antibiotikum mehr.

Doch es gebe eine weitere wichtige Waffe im Kampf gegen multiresistente Keime, die oft noch unterschätzt oder gar ganz vergessen werde, meint Hinrich von Schulenburg, Leiter des „Kiel Evolution Centers“. „Im Moment begehen wir Wege, die sehr teuer sind und nie nachhaltig sein werden. Das heißt, es werden neue Antibiotika auf den Markt gebracht, und wir wissen eigentlich heute schon, dass die nach zwei bis drei Jahren schon wieder ineffektiv werden, weil neue Resistenzen entstanden sind.“

Evolutionsbiologen wie Hinrich von Schulenburg wollen daher eine andere Sichtweise in die Diskussion einbringen: Anstatt nur neue Wirkstoffe zu suchen, müsse man auch darauf achten, wie diese ihre Wirksamkeit möglichst lange behalten. Man muss also besser untersuchen, welche Faktoren die Ausbildung von Resistenzen fördern beziehungsweise behindern.

Dass hier noch große Wissenslücken klaffen, zeigte eine Diskussion, die sich an einem Artikel im British Medical Journal aus dem letzten Jahr entzündete. Martin Llewelyn von der Brighton and Sussex Medical School forderte hier gemeinsam mit anderen Medizinern, die Praxis der Antibiotikagabe zu überdenken. Die Autoren des Artikels kritisierten die Warnung der Weltgesundheitsorganisation WHO, dass ein nicht vollständig zu Ende eingenommenes Antibiotikum die Entstehung resistenter Keime befördere. Das sei gar nicht wissenschaftlich eindeutig belegt, schreiben die Mediziner. Eine längere Einnahme von Antibiotika als nötig befördere dagegen durchaus Resistenzen.

Der Aufsatz hat nicht überall für Begeisterung gesorgt, weil man Antibiotika eben auch nicht einfach „nach Gefühl“ nehmen sollte. Gerade weil Krankheiten und Patienten sehr unterschiedlich sind und auch die Antibiotika sehr verschiedene Eigenschaften haben, fehlt es noch an genauerem Wissen, wann und wie Resistenzen entstehen.

Genau daran forscht Hinrich von Schulenburg mit seinem Team. „Wir kultivieren die Krankheitskeime und verwenden dann verschiedene Antibiotikabehandlungen. Dabei können wir in Echtzeit beobachten, ob Resistenzen entstehen oder nicht“, erklärt Schulenburg weiter. „Und dann können wir zusätzlich auch untersuchen, welche genetischen Veränderungen auftreten. Denn das sind alles Informationen, die uns helfen zu verstehen, warum bestimmte Behandlungsweisen gut funktionieren und andere nicht.“

Dabei haben die Evolutionsbiologen unter anderem herausgefunden, dass es sinnvoll sein kein, nicht immer nur ein Antibiotikum anzuwenden. Oft sei es so, dass ein Keim, der mit einem Antibiotikum behandelt wird und Resistenzen gegen dieses Mittel ausbildet, empfindlicher gegenüber anderen Antibiotika wird, erklärt Schulenburg. Wenn diese beiden Antibiotika dann in schneller Abfolge eingesetzt werden, kann es für Krankheitskeime sehr schwer werden, sich anzupassen, weil sie durch zwei verschiedene Gegner gleichzeitig angegriffen werden. Im Labor, wo zwei Mittel im Abstand von zwölf oder 24 Stunden abwechselnd zum Einsatz kamen, hat das bereits gut funktioniert – zum Beispiel bei „Pseudomonas aeruginosa“ einem der häufigsten Krankenhauskeime, der eitrige Infektionen auslöst. Doch die Forschung zur Evolution von Krankheitserregern steckt noch in den Kinderschuhen, und eine wichtige Herausforderung ist nun, die Ideen auf die wesentlich komplexere Behandlungen in Krankenhäusern zu übertragen.

Zur Zeit sei es meist so, dass schon diverse Therapieversuche fehlgeschlagen sind, wenn Klinikärzte feststellen, dass sie es mit einem mehrfach resistenten Keim zu tun haben, meint Jens Rolff von der Freien Universität Berlin. Der Biologe beschreibt das so: „Bei einer bestimmten Infektion wird erst Medikament A gegeben. Wenn das nicht funktioniert, kommt Medikament B zum Einsatz – und so weiter. Irgendwann muss man dann an den Giftschrank gehen und die Reserve rausholen.“

Diese Praxis würde Rolff gerne ändern. Er hat vor kurzem 150 000 Euro vom Europäischen Forschungsrat erhalten, um eine neuartige Idee umzusetzen: Gemeinsam mit Ingenieuren der Berliner Charité entwickelt er ein Gerät für Krankenhäuser, das im Klinikalltag mit Keimen der Patienten bestückt wird und an diesen dann unterschiedliche Antibiotika-Medikamente auf ihre Wirksamkeit und die Bildung von Resistenzen testet.

Der so genannte „Evolchip“ ist also eine Art Zeitmaschine, die einen Blick in die Zukunft erlaubt: Die Bakterien, die sich im Patienten nur sehr langsam entwickeln, vermehren sich hier mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 60 Minuten pro Generation. „Das, was man im Krankenhaus nach Monaten isoliert, sehen wir nach Wochen oder Tagen“, beschreibt Rolff den Vorteil. An diesen Kulturen schließlich werden unterschiedliche Abfolgen, Konzentrationen und Kombinationen von Antibiotika verglichen: „Wie schnell werden Keime abgetötet, wann entwickelt sich eine Resistenz, und wie fit sind die Keime dann noch?“

Idealerweise solle das so laufen, dass man eine Probe hineinlegt, und das Gerät fügt dann über eine Woche nach genauen Plänen unterschiedliche Antibiotika automatisch hinzu. Am Ende holt man die ganzen Proben heraus und schaut sich das Ergebnis an. Diese Resultate können anschließend in den Behandlungsplan der Klinik einfließen, der vorschreibt, wann welche Antibiotika zu geben sind.

Natürlich sei der Sprung von der Petrischale zum Patienten ein großer, gibt Rolff zu. Aber eine Vorhersage, die auf einem wissenschaftlichen Experiment beruhe, sei immer noch besser als gar keine Vorhersage, damit Ärzte eine informierte Entscheidung treffen können.

Die neuen Erkenntnisse aus evolutionsbiologischen Experimenten, wie schnell welches Medikament Resistenzen bildet, ließe sich auch bei der Suche nach neuen Antibiotika nutzen. „Wir entwickeln häufig neue Antibiotika oder andere Medikamente, ohne zu wissen, ob es für die Krankheitserreger einfach oder schwierig ist, Resistenzen gegen diese Mittel herauszubilden“, meint Hinrich von Schulenburg.

Ein solches Wissen allein wird den Kampf um wirksame Medikamente gegen mehrfach resistente Keime vermutlich nicht entscheiden, es wird ihn aber wesentlich leichter machen. Der Biologe und Experte für resistente Keime, Andrew Reads, formulierte es einmal so: „Früher haben wir uns darum gekümmert, dass wir Medikamente finden, die sicher sind und gut wirken. Nun sollten wir uns darum kümmern, dass wir auch Medikamente finden, die sicher bleiben und deren Wirkung anhält.“
 

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