Fast drei Viertel aller klinisch relevanten Antibiotika sind Naturstoffe – produziert von Bakterien. Doch die heute verfügbaren Antibiotika verlieren ihre Wirksamkeit, immer mehr Krankheitserreger sind gegen sie resistent. Neue Antibiotika werden also dringend gebraucht. Allerdings stehen für die Wirkstoffsuche derzeit weniger als 1 % der bekannten Bakterienarten zur Verfügung, die übrigen 99 % gelten als „unkultivierbar“ und sind daher kaum erforscht.
Die Fähigkeit, Antibiotika zu produzieren, ist unter Bakterien zudem nicht gleichmäßig verteilt. „Sie ist vor allem in Mikroorganismen mit komplexen Lebensweisen zu finden, einer ungewöhnlichen Zellbiologie und großen Genomen“, erklärt Prof. Christian Jogler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. „Solche Organismen produzieren antibiotische Verbindungen und setzen sie im Kampf um Nährstoffe und Lebensräume gegen andere Bakterien ein“, so der Mikrobiologe weiter. Wo immer solche mikrobiologischen Verteilungskämpfe auftreten und Nährstoffe knapp sind, sei ein aussichtsreicher Ort, um nach potenziellen Antibiotikaproduzenten zu suchen.
Im Meer Produzenten von Antibiotika finden
Genau das haben Jogler und sein Team getan: Mit Tauchrobotern und wissenschaftlichen Tauchern haben sie an insgesamt zehn Orten im Meer nach sogenannten Planctomyceten gesucht. „Wir wissen, dass Planctomyceten in Gemeinschaften mit anderen Mikroorganismen leben, und mit diesen um Lebensraum und Nährstoffe konkurrieren“, erklärt Jogler. Aus den Proben aus dem Mittelmeer, der Nord- und Ostsee, dem Schwarzen Meer sowie dem Atlantik, dem Pazifik und dem Nordpolarmeer gelang es den Wissenschaftlern insgesamt 79 neue Planctomyceten in Reinkultur zu bringen.
Um die neu gewonnenen Reinkulturen zu charakterisieren, kamen bioinformatische und mikroskopische Methoden zum Einsatz. Das Potenzial, kleine Moleküle wie Antibiotika zu produzieren, sei genauso untersucht worden, wie die Prozesse der zellulären Signalverarbeitung. Diese sind ein Maß für die Komplexität der mikrobiellen Lebensweise und damit ein weiterer Hinweis auf eine Antibiotikaproduktion. „Die Ergebnisse dieser Analysen belegen, dass die neu gewonnenen Planctomyceten außergewöhnlich komplexe Lebensweisen besitzen und über das Potenzial verfügen, neue Antibiotika produzieren zu können.“
Zudem zeige die Studie, dass auch vermeintlich „unkultivierbare“ Bakterien in Reinkultur gewonnen und charakterisiert werden können. Viele Aspekte ihrer aktuellen Arbeit, so die Autoren der Studie, werden sich auf andere potenzielle Antibiotikaproduzenten übertragen lassen. „Die Hypothesen-getriebene Kultivierung und ganzheitliche Charakterisierung ist zwingend erforderlich, um wirklich Neues zu entdecken und neue therapeutische Wege zu ermöglichen“, betont Prof. Jogler.
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www.nature.com/articles/s41564–019–0588–1
