Resistente Bakterien mit Nanonetzen gefangen

Forscher der National University of Singapore entwickeln neue Waffen gegen Antibiotikaresistenz

So fangen die winzigen Nanonetze geschickt resistente Bakterien ein (Illustration: nus.edu.sg)

Singapur (pte001/08.03.2023/06:00)

Mit Netzen, deren Maschen in einer Größenordnung von Nanometern liegen, wollen Forscher der National University of Singapore antibiotikaresistente Bakterien bekämpfen. Die Netze bestehen aus Peptiden, also aus Molekülen, die sich aus Aminosäuren aufbauen, die für menschliches, tierisches und pflanzliches Leben essenziell sind. Vorbild ist die Natur, die ebenfalls solche Fangnetze nutzt. Sie werden von der Immunabwehr gebildet, um gesundheitsgefährdende Bakterien zu immobilisieren, sodass sie anderen Waffen der Immunabwehr weniger Widerstand bieten.

Selbstorganisation geglückt

Mehrere Forschungsgruppen haben die synthetische Biomimetik von Nanonetzen untersucht, um die globale Herausforderung der weitverbreiteten Antibiotikaresistenz anzugehen. Meist entstanden jedoch nur unzusammenhängende kurze Nanofibrillen, die auf die Bakterienoberflächen wirken, aber nicht in der Lage sind, die Bakterien physisch zu immobilisieren. Darüber hinaus gelang es bisher nicht, einen Mechanismus zu entwickeln, der die Peptide dazu bringt, sich selbstständig zu Netzen zu formieren.

All diese Probleme hat das NUS-Team unter der Leitung von Rachel EE Pui Lai nun gelöst. Es verwendet kurze β-Haarnadelpeptide mit 15 bis 16 Aminosäuren, die sich als Reaktion auf Lipopolysaccharide, natürlichen Verbindungen aus fettähnlichen und Zucker-Bestandteilen, oder Lipoteichonsäure, die in der Zellwand bestimmter Bakterien vorkommt, zu Nanonetzen zusammensetzen. Diese Peptid-Nanonetze haben sowohl Fang- als auch antimikrobielle Abtötungsqualitäten. Damit übertreffen sie die reinen Fallen-Nanonetze der Natur und ähnliche Entwicklungen auf diesem Gebiet.

Erfolgreiche Tests an Mäusen

Durch Auswahl der Aminosäuren, aus denen die Peptid-Bausteine der Netze bestehen, lassen diese sich an verschiedene Anforderungen anpassen. Schon beim Austausch von ein oder zwei Aminosäuren gegen andere entsteht neue Wirkung. Die Netze sind zudem immun gegen einen Abbau durch Trypsin. Das ist ein Verdauungsenzym, das einfache Peptide, die als therapeutische Mittel eingesetzt werden, gnadenlos eliminiert. In Mausmodellen haben die Peptid-Nanonetze eine signifikante antimikrobielle Wirksamkeit gegen Bakterien gezeigt, die gegen das Antibiotikum Colistin resistent sind, und keine systemische Toxizität.

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