Die Suche nach neuen Wirkstoffen zu Herstellung von Antibiotika läuft auf Hochtouren. Eine vielversprechende Quelle ist das Meer. Hier siedeln viele Mikroorganismen, die das Potenzial haben, Antibiotika zu produzieren. Mit der marinen Bakterienabteilung Planctomycetes hat ein internationales Forscherteam nun eine neue Wirkstoffquelle ausgemacht. Erste Analysen deuten darauf hin, dass diese bisher wenig beachteten Mikroorganismen tatsächlich Antibiotika produzieren können. Die Studie, an der ein Team um Christian Jogler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena beteiligt war, ist im Fachjournal Nature Microbiology erschienen.

Komplexe Lebensweisen fördern bakterielle Antibiotikaproduktion

Viele Antibiotika sind Naturstoffe, die von Mikroben hergestellt werden. Doch diese Fähigkeit ist unter den Bakterien verschieden ausgeprägt. „Sie ist vor allem in Mikroorganismen mit komplexen Lebensweisen zu finden, einer ungewöhnlichen Zellbiologie und großen Genomen“, erklärt Mikrobiologe Christian Jogler. „Solche Organismen produzieren antibiotische Verbindungen und setzen sie im Kampf um Nährstoffe und Lebensräume gegen andere Bakterien ein.“

79 neue Planctomyceten in Reinkultur

Von Planctomycetes war bekannt, dass sie mit anderen Gemeinschaften um Lebensraum und Nährstoffe konkurrieren. Das Team um Jogler hat daher mit Tauchrobotern und Tauchern an zehn Orten im Meer gezielt nach den potenziellen Antibiotikaproduzenten gesucht – und wurde fündig. Aus den Proben konnten die Wissenschaftler 79 neue Planctomyceten in Reinkultur bringen. „Zusammen bilden diese Reinkulturen 31 neue Gattungen und 65 neue Arten“, ergänzt Sandra Wiegand, die Erstautorin der Studie. Im Labor wurden die neuen Reinkulturen mit bioinformatischen und mikroskopischen Methoden erstmals funktionell charakterisiert und einem Wirkstoff-Screening unterzogen.

Zellteilung bei Planctomyceten verläuft anders

„Die Ergebnisse dieser Analysen belegen, dass die neu gewonnenen Planctomyceten außergewöhnlich komplexe Lebensweisen besitzen und über das Potenzial verfügen, neue Antibiotika produzieren zu können“, so Wiegand. Ein Teil ihrer bioinformatischen Analysen konnte bereits in der aktuellen Studie auch experimentell bestätigt werden. Die Zellbiologie der isolierten Planctomyceten ergab, dass sie sich anders „als alle kritischen pathogenen Bakterien“ teilen, und dass auch der Mechanismus der Zellteilung anders verläuft. Mit der Studie zeigen die Forscher insbesondere, dass selbst vermeintlich „unkultivierbare“ Bakterien in Reinkultur gewonnen und charakterisiert werden können.

Die Forscher sind überzeugt, dass sich viele Aspekte ihrer Arbeit 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 Jogler. An der Studie waren neben deutschen Forschern Wissenschaftler aus Norwegen, den Niederlanden, Portugal, Spanien und den USA beteiligt.

bb