ANORGANISCHE ANTIBIOTIKA
RUBIN: Metallverbindungen gegen multiresistente Erreger
Infektionskrankheiten fordern weltweit immer noch die meisten Opfer. Dabei stehen nicht etwa Virusinfektionen ganz oben, es sind bakterielle Infektionen, insbesondere der Atemwege: z.B. Lungenentzündung oder Tuberkulose. Mit dem Griff zum Antibiotikum sei der Schrecken bakterieller Erkrankungen ein für allemal genommen, glaubte man. Doch mit der ersten Gabe eines neuen Antibiotikums tickt bereits die Uhr in Richtung Wirkungsende. Weil Antibiotika alle nichtresistenten Zellen abtöten, üben sie einen starken Selektionsdruck auf resistente Spezies aus.
Mit den Überlebenskünstlern will strategisch umgegangen sein. Das Gegenteil war in den vergangenen Jahrzehnten der Fall – das rächte sich: Seit Mitte der 1990er-Jahre stieg die Zahl multiresistenter Erreger (sog. Superbugs) gefährlich an. Gleichzeitig ging die Zahl neu zugelassener Antibiotika zurück. Wirklich helfen können heute nur noch Präparate mit neuen Wirkmechanismen – neuen Angriffspunkten in der Bakterienzelle. Doch bei der Suche entpuppt sich Neues immer wieder nur als Altbekanntes.
Ausweg aus dem Dilemma
Einen Ausweg aus dem Dilemma suchen Bochumer Forscher. „Für uns als anorganische Chemiker kamen nur Metallverbindungen in Frage“, sagt Prof. Dr. Metzler Nolte (Anorganische Chemie I, Bioanorganische Chemie). Die besonderen Eigenschaften von Metallatomen in der biologischen Umgebung der Bakterienzelle versprechen interessante neue Struktur-Wirkungs-Beziehungen. Ausgangspunkt ihrer Untersuchungen bildete eine Substanz der Firma Merck (Platensimycin), die ein spezielles Enzym (FabF) in den Bakterienzellen blockiert, was die Fettsäure-Synthese verhindert und die Bakterien abtötet. Bei einer Synthese in mehr als 20 Einzelschritten und mit einer Gesamtausbeute unter zehn Prozent kam Platensimycin für eine industrielle Herstellung jedoch nicht infrage.
Prof. Metzler-Noltes Team ersetzte eine Hälfte des Moleküls durch eine völlig neue Struktur und bettete in diese verschiedene Metallatome ein. Nach einigen vergeblichen Versuchen kam der Erfolg – zunächst mit einem Chromatom. Die neue Metallverbindung entstand in nur acht Syntheseschritten und erwies sich als moderat aktiv gegen mehrere Bakterienstämme. Die Studien zum Wirkmechanismus konnten beginnen.
Im Bakterium hängt alles davon ab, wo sich das Molekül platziert. Weil sich das dem unmittelbaren Blick der Forscher entzieht, nehmen sie ein Computermodell zu Hilfe. Datengrundlage dafür bildeten die mittels Röntgenbeugung bestimmte Molekülstruktur der neuen Metallverbindung und die publizierte Struktur der Ausgangssubstanz. Auf dem Monitor sehen die Chemiker genau, wo beide Hälften im Bakterienenzym binden. Dass sich das meiste Chrom inzwischen in der Zellmembran der Bakterien nachweisen ließ, wo sich die FabF-Enzyme befinden, darf zumindest als weiterer Hinweis auf einen neuen Wirkmechanismus gelten. Nun wird es spannend: Das Proteinmuster – der Fingerabdruck der neuen Verbindung – entspricht keinem der bisher untersuchten antibiotischen Substanzen.
Die Forscher hoffen nun auf vollständige Identifikation eines neuen Wirkmechanismus. Dabei kooperieren sie mit einem Konsortium von Firmen aus NRW, das die Entwicklung solcher innovativen Antibiotika vorantreiben möchte. Auch wenn es noch bis zu zehn Jahren dauern könnte, bis man ein solches Medikament in der Apotheke kaufen kann – den Erfinderpreis der RUB haben die neuen Metallverbindungen den Forschern inzwischen eingebracht.
Weitere Themen in RUBIN
Über den technischen Fortschritt bei Hörgeräten berichten Kommunikationsakustiker. Ingenieure optimieren Druckluftspeicherkraftwerke und beschreiben, wie sich Wind mit Druckluft zwischenspeichern lässt. Und was das Wissen um „Die Gedanken der Anderen“ für das eigene Selbstverständnis und das Verstehen anderer Menschen bedeutet, darüber informieren Philosophen. Daneben geht es um: „Kleine Strategen“ – ein Modell zur zwischenmenschlichen Interaktion; „Auf Augenhöhe mit Familie Aksoy“ – Mülheimer Kita fällt auf mit Early Excellence Concept; „Scharfe Sicht auf Probe“ – mit der lichtadjustierbaren Linse; „Virusexporteur mit besonderen Aufgaben“ – verpackte HIV; „Der Boom der wilden Walnuss“ – Walnussbaum erobert Ruhrgebiet; „Rein ins Nervensystem und von innen aufmischen“ – Freie Radikale und Nervenerkrankungen; „Leben hinter der Leitplanke“ – Bestandsaufnahme an der A40.
Info: http://www.rub.de/rubin
Dr. Barbara Kruse; Foto: Sponheuer | Themenübersicht