Die Analyse von Proben, die während einer Expedition in den Arktischen Ozean gewonnen wurden, legt nahe, dass Meeresmikroben eine vielversprechende neue Quelle für Antibiotika sein könnten. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Substanzen, die von Mikroben des Arktischen Ozeans, sogenannten Aktinobakterien, produziert werden, das Wachstum schädlicher Bakterien stoppen und verhindern können, dass sie Krankheiten verursachen.
Etwa 70 % der vorhandenen Antibiotika wurden in Aktinobakterien gefunden, von denen die meisten im Boden an Land leben. Allerdings werden Bakterien immer resistenter gegen bestehende Antibiotika, so dass dringend neue Medikamente benötigt werden.
Auf der Suche nach neuen Antibiotika wandten sich Forscher daher marinen Aktinobakterien zu. Es wird angenommen, dass Meeresmikroben eine größere chemische Vielfalt an Verbindungen produzieren als ihre terrestrischen Gegenstücke. Dies ist auf den selektiven Druck zurückzuführen, der durch die extremen Schwankungen von Druck, Temperatur, Salzkonzentration und Lichtverhältnissen in der Meeresumwelt entsteht.
In einer neuen Studie analysierten Wissenschaftler Hunderte unbekannter Verbindungen, die aus Actinobakterien extrahiert wurden, die in Wirbellosen leben. Die Proben wurden während einer Expedition in den Arktischen Ozean im Jahr 2020 gesammelt. Insbesondere testeten sie, wie sich die Verbindungen auf eine pathogene Art von E. coli namens enteropathogene E. coli (EPEC) auswirkten. Diese Bakterien infizieren die Darmzellen und verursachen vor allem bei Kindern schweren Durchfall.
Anschließend untersuchten die Wissenschaftler, ob von vier Arten von Actinobakterien produzierte Verbindungen EPEC-Bakterien daran hindern könnten, im Labor gezüchtete Zellen zu infizieren. Sie fanden heraus, dass zwei Verbindungen besonders starke antibakterielle Eigenschaften hatten: eine von einem Actinobakterienstamm der Gattung Rhodococcus und die andere von einem Stamm der Gattung Kocuria. Sie beschrieben ihre Ergebnisse in einem Artikel, der am 30. August in der Zeitschrift Frontiers in Microbiology veröffentlicht wurde.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass diese Verbindungen verhindern, dass sich EPEC-Bakterien an der Zelloberfläche festsetzen und Substanzen einschleusen, die es Mikroben ermöglichen, die molekulare Maschinerie zu kapern und Krankheiten zu verursachen.
Während die Kocuria-Bakterien jedoch Verbindungen produzierten, die das Wachstum der EPEC-Bakterien verlangsamten, war dies bei der Verbindung der Rhodococcus-Bakterien nicht der Fall. Wenn die Bakterien leben, aber für den Wirt harmlos sind, besteht für sie ein geringerer Selektionsdruck, eine Resistenz gegen die Verbindung zu entwickeln. Somit könnte die Rhodococcus-Verbindung ein vielversprechenderer Kandidat für ein neues Antibiotikum sein, sagte das Team in einer Erklärung.
Es bleibt noch viel zu tun, bevor eine dieser Verbindungen auf den Markt kommt.
„Bisher haben wir nur In-vitro-Studien durchgeführt, daher sind wir noch sehr weit davon entfernt, zu wissen, ob diese Verbindungen tatsächlich eine Bedeutung für die klinische Anwendung haben“, sagte Päivi Tammela, Co-Autorin und Professorin der Studie, gegenüber Live Science in Pharmaceutical Biology von der Universität Helsinki in Finnland.
Eine große Herausforderung bestehe beispielsweise darin, herauszufinden, wie man große Mengen dieser Verbindungen herstellen könne, sagte Tammela, was es den Wissenschaftlern ermöglichen würde, ihre Struktur und biologische Aktivität detaillierter zu untersuchen. Das Team setzt jedoch große Hoffnungen in die Zukunft dieser Forschung und Tammela sagt, es sei „absolut“ möglich, dass noch viele weitere ähnliche Verbindungen in den Tiefen der Erde darauf warten, entdeckt zu werden.