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26.07.2012

Toxine statt Bakterien bekämpfen


ETH-Forscher haben einen neuen Wirkstoff gegen ein krankmachendes Darmbakterium entwickelt. Anders als herkömmliche Therapien zielt ihre Behandlung nicht auf das Bakterium selbst, sondern auf das Gift, das dieses absondert. Der große Vorteil: Der neue Ansatz kommt ohne Antibiotika aus. Das Patent ist eingereicht.

Das Bakterium Clostridium difficile verursacht Durchfall und teilweise schwere Darmentzündungen. Oft tritt es nach Antibiotika-Behandlungen auf, die als Nebeneffekt auch die normale, schützende Darmflora der Patienten ausradieren. Heute tritt der Krankheitserreger meist in Spitälern auf, beginnt jedoch, sich auch außerhalb auszubreiten. Seine robusten Sporen überleben die üblichen Desinfektionsmittel. In den USA erkranken jährlich bereits rund eine halbe Million Menschen an diesem Erreger, bis zu 20.000 Menschen sterben daran. Am stärksten betroffen sind ältere Menschen. Clostridium difficile verursacht jährliche Gesundheitskosten von mehr als vier Milliarden US-Dollar.

Toxin statt Erreger bekämpfen

Gefährlich an Clostridium difficile ist das Gift, das es absondert. Dieses dringt in die Zellen der Darmwand ein und beschädigt oder zerstört sie. Das einzige Mittel gegen diese Krankheit sind wiederum Antibiotika. Die Therapie ist allerdings nicht in jedem Fall erfolgreich, da bereits resistente Stämme zirkulieren. Oft kehrt die Infektion nach vorerst erfolgreicher Therapie wieder zurück.

ETH Wissenschaftler der Forschungsgruppe Drug Formulation and Delivery von Jean-Christophe Leroux am Institut für Pharmazeutische Wissenschaften haben nun einen neuen, cleveren Therapieansatz gegen das aggressive Bakterium entwickelt: Sie bekämpfen nicht das Bakterium, sondern sein Toxin.

Kleine Moleküle neutralisieren das Toxin

Dank neuerer Forschungsergebnisse wussten die Forscher, dass das Bakteriengift, ein großes Protein, aus zwei Untereinheiten besteht. Der erste Teil funktioniert, wie Gruppenleiter Bastien Castagner anschaulich erklärt, als Trägerrakete, die den zweiten Teil, den Sprengkopf, in eine Zelle der Darmwand hinein befördert. Dort trennen sich die beiden. Der Sprengkopf schädigt die Zellen von innen.
Die Forscher haben nun kleine Moleküle entwickelt, die die beiden Toxin-Untereinheiten dazu bringen, sich voneinander zu trennen, solange sich beide Teile auerhalb der Darmzelle befinden. So kann der Sprengkopf nicht in die Zellen gelangen.

Durchdacht designtes Molekül

Das neue Heilmittel wird oral verabreicht. Das heißt, der Patient schluckt es. Der Wirkstoff passiert den Verdauungstrakt, macht im Darm die Bakterientoxine unschädlich und verlässt den Körper wieder. In den Körper und seine Zellen hinein gelangt es nicht. Dafür haben die Forscher für einmal sämtliche Vorzeichen geändert.

Denn normalerweise, erklären Leroux und Castagner schmunzelnd, gehe es bei ihrer Arbeit darum, die Wirkstoffe optimal in den Körper hinein zu schleusen. Diesmal aber haben sie alles dafür getan, die Moleküle so zu gestalten, dass sie eben nicht dorthin gelangen. Da das Medikament nicht vom Körper aufgenommen werde, seien auch keine Nebenwirkungen zu erwarten.

Vorteile gegenüber Antibiotika

Auch Resistenzen der Bakterien gegen das neue Mittel, wie sie bei vielen Antibiotika auftreten, erwarten die Forscher nicht. Denn weil das Medikament nicht das Bakterium selbst angreift, haben allfällig resistente Bakterien keinen Überlebensvorteil.

Der neue Wirkstoff wird zudem viel schneller wirken als ein Antibiotikum, welches wohl den Erreger abtötet, das Gift aber wirksam belässt. Fällt das Gift weg, können sich die Darmzellen erholen und die natürliche Darmflora kann sich wieder etablieren. Sie verdrängt den ohne sein Gift nicht konkurrenzfähigen Erreger. Die Forscher denken, dass es auch möglich wäre, das neue Mittel präventiv zu verabreichen.

Leider ist der Ansatz nicht direkt auf andere Bakterientoxine übertragbar, da jedes seine eigenen, spezifischen Mechanismen hat, mit dem es seinen Wirt schädigt. Das Prinzip, die Toxine statt den Erreger anzugreifen, könnte aber durchaus Schule machen, hoffen die Forscher. Generell ersetzt werden können Antibiotika durch diese Art von Medikamenten allerdings nicht.

Viel Forschung nötig bis zur Marktreife

Der Ansatz ist raffiniert und relativ einfach, betonen die Forscher. Die Vorteile sind überzeugend, das Patent mit Unterstützung von ETH transfer eingereicht. Leroux, der schon einige Patente angemeldet hat, hat bei diesem Wirkstoff ein gutes Gefühl. Marjan Kraak, die die Forscher bei ETH transfer bei der Vermarktung der Technologie betreut, sagt, dass ein erstes Feedback von der Industrie sehr positiv sei. Für eine Prognose, ob es der Wirkstoff zur Marktreife schaffen wird, ist es zu diesem Zeitpunkt aber noch zu früh. Auf jedem Fall wartet noch einige Arbeit auf die Forscher. Das Wirkstoff-Molekül muss optimiert werden. Auch der Praxis-Test steht aus. Die Forscher konnten zwar unter Laborbedingungen zeigen, dass ihr Molekül die zwei Komponenten des Toxins wirksam voneinander trennt. Nun werden sie zeigen müssen, dass der Mechanismus auch im Verdauungstrakt von Lebewesen funktioniert.

Ihre Erfindung hat den Forschern immerhin eine Nominierung für den von ETH transfer 2012 erstmals verliehenen Spark Award eingebracht. Doktorand Mattias Ivarsson überzeugte mit dieser Erfindung und der zugehörigen Geschäftsidee auch die Expertenjury beim Jungunternehmerwettbewerb "Venture Kick" und schaffte es in die zweite Runde. Potenzial ist auf jeden Fall da. Wie es mit dem neuen Wirkstoff weitergehen wird, entscheiden vor allem die Forschungsresultate der nächsten Monate.

Quelle: ETH Zürich




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