Gentechnische Entwicklung von Probiotischen Bakterien zur Produktion von Engspektrum Siderophor-Antimikrobiellen-Peptiden gegen Multiresistente Darmbakterien

• Antragsteller: Dr. Benedikt Mortzfeld
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457837076

Infektionen durch multirestistente Organismen stellen ein großes Problem für das weltweite Gesundheitswesen dar. Carbapenem-resistente Enterobakterien im Besonderen werden als eine der gefährlichsten Bakterienfamilien angesehen, da sie den menschlichen Darm besiedeln und weltweit für schwere Infektionen im Gesundheitsbereich verantwortlich sind. Zur Entwicklung von Antibiotikaalternativen werde ich Siderophor-antimikrobielle-Peptide (sAMPs) heterolog exprimieren und isolieren, um das Wachstum von resistenten Darmbakterien zu hemmen.sAMPs sind wenig untersuchte Bacteriocine, die von bestimmten Stämmen der Gattungen Escherichia und Klebsiella produziert werden und ein enges Spektrum gegen nah verwandte Bakterienstämme oder -spezies aufweisen. Mit der Hypothese, dass sAMP-Produktion ein gemeinsames Merkmal innerhalb der Enterobakterien ist, werde ich öffentlich verfügbare Genom-Datenbanken nach neuen, putativen sAMPs bioinformatisch durchsuchen, um diese Sammlung identifizierter Kandidaten gegen klinisch relevante multiresistente Enterobakterien zu testen. Die neu identifizierten sAMPs werde ich systematisch synthetisieren, im bekannten Probiotikum E. coli Nissle 1917 überexprimieren und gegen eine Vielzahl multiresistenter Bakterien auf Aktivität testen. Darüber hinaus werde ich die molekulare Wirkungsweise und die Resistenzenstehung untersuchen, um die neu identifizierten antimikrobiellen Stoffe näher zu charakterisieren.Der intestinale Trakt fungiert als natürliches Reservior für multiresistente Bakterien wie zum Beispiel Klebsiella pneumoniae. In der Vorarbeit für dieses Projekt konnte ich zeigen, dass das bisher uncharakterisierte sAMP MccI47 das Wachstum von Klebsiella pneumoniae in vitro effektiv hemmt. In meinem zweiten Ziel werde ich daher untersuchen, ob MccI47 genutzt werden kann, um kolonisierende carbapenem-resistente Klebsiella pneumoniae Bakterien in vivo aus dem gastrointestinalen Umfeld zu eliminieren und so eine Übertragung zwischen Individuen minimiert werden kann. Klebsiella pneumoniae-infizierte Mäuse werden entweder mit dem isolierten sAMP, einem modifizierten, sAMP-produzierenden Stamm von E. coli Nissle oder den entsprechenden Kontrollen behandelt werden, während das gastrointestinale Kolonisierungsmuster im Zeitverlauf verfolgt wird. Darüber hinaus werden die behandelten Mäuse mit für Übertragung anfälligen Mäusen zusammen gehalten, um den Effekt auf die 'Patient-zu-Patient' Übertragung zu untersuchen.Die genetische Modifizierung von bekannten probiotischen Stämmen wie E. coli Nissle 1917 zusammen mit der Möglichkeit, wirksame antimikrobielle Stoffe zu produzieren, könnte eine Alternative zu übermäßig gebrauchten Antibiotika darstellen und neue Strategien zur Behandlung von antibiotika-resistenten, gastrointestinalen Infektionen bieten.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Vanni Bucci, Ph.D.