Aufklärung der Dunklen Materie von Bakteriophagen, die Antibiotika-tolerante Bakterien töten

• Antragsteller: Dr. Tom Luthe
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550235679

Die Viren der Bakterien, Bakteriophagen oder Phagen, kommen ubiquitär auf dem Planeten Erde vor, sind Hauptakteure der Evolution und beeinflussen bakterielle Gemeinschaften. Die Forschung an Bakteriophagen und den Interaktionen mit ihren Wirten hat maßgeblich zum Verständnis der molekularen Grundlagen des Lebens im Allgemeinen und zur Entwicklung molekularer Werkzeuge beigetragen, die heute standardmäßig im Labor angewandt werden. Zusätzlich können diese Viren auch zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt werden, ein Konzept, das als Phagentherapie bekannt ist und an dem derzeit als eine potenzielle Lösung für das aufkommende Problem multiresistenter Pathogene gearbeitet wird. Insbesondere im Zusammenhang mit chronischen Infektionen können Bakterien in einem ruhenden, metabolisch inaktiven und nicht wachsenden Zustand persistieren, was sich negativ auf die bakterizide Wirkung der meisten Antibiotika auswirkt. Wie andere Viren auch, sind Bakteriophagen für die Replikation und Freisetzung von Phagenpartiklen während einer erfolgreichen Infektion auf eine empfängliche und metabolisch aktive Wirtszelle angewiesen. Während die meisten Phagen ruhende Zellen nicht infizieren können, wurden kürzlich zwei Phagen in der Gruppe von Prof. Alexander Harms isoliert, die in der Lage sind, ruhende, antibiotikatolerante Peudomonas aeruginosa zu infizieren. Beide Phagen, Paride und Ercole, sind nicht näher miteinander verwandt, teilen jedoch ihre Abhängigkeit von denselben bakteriellen Stressantworten, die auch die Antibiotikatoleranz dieser Zellen steuern. Der genaue Mechanismus ist jedoch noch nicht untersucht worden. Im Vergleich zu Paride hat Ercole jedoch eine signifikant kleinere Genomgröße und ermöglicht so einen direkten genetischen Ansatz, der die Aufklärung des zugrunde liegenden Mechanismus der Phagenreplikation an ruhenden Zellen durch die Manipulation einzelner Gene ermöglicht. Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist es, die vom Phagen Ercole verwendeten Gene zur Infektion ruhender, antibiotikatoleranter Bakterien sowie ihre Wirtsziele zu identifizieren, um die allgemeine Infektionsstrategie zu entschlüsseln. Zusätzlich werden die Ergebnisse für systematische und umfassende bioinformatische Analysen der bekannten Phagenvielfalt verwendet, um die Verbreitung und Relevanz dieser Fähigkeit in der Natur zu beleuchten und zu untersuchen, ob diese Fähigkeit auf andere Phagen übertragen werden kann. Das Verständnis des Prozesses der Infektion ruhender Zellen wird einen bedeutenden Durchbruch darstellen, indem es uns lang erprobte virale Strategien zur Überwindung widerstandsfähiger Bakterien lehrt. Daher wird dieses Projekt zu neuen ökologischen Erkenntnissen und möglichen klinischen Anwendungen für schwer zu behandelnden Infektionen mit ruhenden, antibiotikatoleranten Bakterien führen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Alexander Harms