Mechanismen, die zum Ende der Dormanz in M. tuberculosis führen und ihre Beteiligung am Übergang von latenter zu aktiver Tuberkulose

• Antragsteller: Alexander Sturm, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298854910

Bis heute ist Tuberkulose die häufigste Infektionskrankheit mit weltweit zwei Milliarden betroffenen Menschen. Der Erfolg beruht vor allem auf der außerordentliche Fähigkeit von Mycobacterium tuberculosis, im menschlichen Körper über Jahrzehnte inaktiv zu persistieren, wobei es jedoch die Fähigkeit beibehält sich zu vermehren und die Lunge zu kolonisieren. Bei Nichtbehandlung verläuft die aktive Krankheit in der Regel tödlich. Der metabolisch inaktive oder nicht-replizierende Zustand von M. tuberculosis ermöglicht das Überleben von Antibiotikabehandlungen und Wirtsimmunabwehr, während der aktiv wachsende Erreger effektiver durch Antibiotika abgetötet wird. Der nicht-replizierende Phänotyp ist somit das Haupthindernis bei der Behandlung von Tuberkulose, das zu der heute standardmäßigen sechsmonatigen Antibiotikatherapie führt, die jedoch mit schweren Nebenwirkungen für den Patienten einhergeht. Um den Krankheitsverlauf besser zu kontrollieren und zu einer besseren und kürzeren Antibiotika-Behandlung zu gelangen, schlage ich vor, den Übergang vom nicht-replizierenden zum replizierenden Phänotyp von M. tuberculosis zu erforschen. Ich beabsichtige das in-vitro carbon-starvation model zu verwenden, das zu Antibiotikatoleranz führt und damit dem nicht-replizierenden Zustand in vivo ähnelt. Ich habe Zugriff auf eine Transposon-Mutantenbibliothek, die alle nicht-essentiellen Gene in M. tuberculosis enthält und mit der ich Tn-Sequenzierung und high throughput screens durchführen kann. Vor kurzem gewonnene RNA-seq Daten deuten auf ungefähr 300 Gene, die während den ersten Minuten resuscitation differentiell exprimiert werden, wovon die meisten bisher nicht näher charakterisiert sind und in dieser Arbeit mit Hilfe genetischer und biochemischer Methoden charakterisiert werden sollen. Im weiteren schlage ich eine Methode vor, stochastisch gebildete Persister mit Hilfe fluoreszierender Stoffwechselmarker, FRET und FACS zu isolieren. Beide Ansätze werden zum Verständnis beitragen, welche Mechanismen aus dem nicht-replizierenden Zustand von M. tuberculosis führen und langfristig das Potenzial haben, die heutige Tuberkulose-Therapie zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Deborah Hung, Ph.D.