Neues zur Entstehung von Antibiotikaresistenzen

Inhibitorische Wirkstoffe üben einen enormen Selektionsdruck auf Bakterien aus, die darauf häufig mit Spontanmutationen reagieren und resistent werden. Antibiotikaresistenzen können aber auch durch horizontale Übertragung resistenzbildender Gene entstehen, die von anderen Organismen stammen. In der Forschung befasst man sich daher intensiv mit resistenzbildenden Mechanismen, um diese Entwicklung zu stoppen.

Das EU-finanzierte Projekt RARE (Revealing antibiotic resistance evolution) suchte nach neuen Möglichkeiten für den effizienteren Einsatz von Antibiotika, um den Vormarsch von Antibiotikaresistenzen zu stoppen oder zu verlangsamen. Dabei sollten die Forscher anhand von Einzel- und Kombinationstherapien die Evolutionsrate von Resistenzen ermitteln.

Das Konsortium entwickelte Morbidostat, ein innovatives Gerät zur Bestimmung der bakteriellen Evolutionsrate. Das Gerät setzt die wachsenden Populationen mittels klinisch bewährter Wirkstoffe einem nahezu konstanten Selektionsdruck aus.

So konnten mehr als 22 Medikamente unter schwachem und starkem Selektionsdruck an einem wirkstoffsensitiven Escherichia coli-Wildtyp-Stamm getestet werden. Bakterienkulturen, die die höchste Wirkstoffkonzentration überlebten, wurden anschließend auf resistenztypische genetische Veränderungen hin analysiert. Bei der Phänotypisierung dieser Klone entdeckten sie, dass Bakterien parallel oft auch Resistenzen gegen andere Wirkstoffe erworben hatten.

Eine Messung epistatischer Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Mutationen an den vollständigen Genomen der neuen Stämme ergab eine Liste von Mutationen, die Resistenzen und Kreuzresistenzen erzeugen. Außerdem entdeckte man, dass Stämme, die gegen Aminoglykoside resistent wurden, eine Überempfindlichkeit gegen fast alle anderen Antibiotikaklassen entwickelten.

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der RARE-Studie deutlich, dass starker Selektionsdruck bakterielle Kreuzresistenzen fördert. Somit kann der erzeugte Datensatz Grundlage für neue Therapien sein, die die Resistenzbildung stoppen oder verlangsamen.