Roboter erzeugen neue Klasse von Antibiotika

01.09.2019 Trends
2 Minuten Lesezeit

Einer Gruppe Forscher der University of Manchester in England, ist es gelungen, ein gewöhnliches Darmbakterium zu entwickeln. Dadurch wird es nun möglich sein, eine neue Klasse von Antibiotika mit Hilfe von Robotern herzustellen. Ein Durchbruch, der für die weitere Forschung von enormer Bedeutung sein kann.

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Diese sogenannten Polyketide der Klasse II konnten bislang nur auf natürlichem Wege mit Hilfe von Bodenbakterien hergestellt werden. Sie verfügen über antimikrobielle Eigenschaften und sind in der modernen Pharmaindustrie unerlässlich. Vor allem in der Bekämpfung von Infektionskrankheiten sowie Krebserkrankungen spielen diese Antibiotika eine entscheidende Rolle.

Eine Innovation für den Kampf gegen Antibiotikaresistenz

Da natürlich produzierte E.Coli Bakterien in dichten Klumpen wachsen, sind sie nur schwer zu verarbeiten und waren daher mit den automatisierten Robotersystemen der modernen Biotechnologie nicht kompatibel. Das Team aus Manchester hat es nun jedoch geschafft, die Produktion der Antibiotika von den Bodenbakterien hin zu E.Coli zu verlagern und diese Bakterien auf diese Weise zugänglich zu machen. Dadurch wird eine viel schnellere Erforschung möglich gemacht. Diese Innovation besitzt das Potenzial, einen wichtigen Part im Kampf gegen die Antibiotikaresistenz einzunehmen. Mit Hilfe der kürzlich geschaffenen Robotersysteme ist es aktuell bereits möglich, neue Antibiotika sowohl schnell als auch zuverlässig zu erzeugen. In seiner Arbeit, welche in der Zeitschrift PLOS Biology veröffentlicht wurde, beweist das Team aus Manchester durch die Integration von pflanzlichen Enzymen sowie Pilzenzymen in die mikrobielle Produktionsmaschinerie die enorme Leistungsfähigkeit dieser neuen Technik. Mit Hilfe dieser Plug-and-Play-Plattform ist es gelungen, neue chemische Substanzen herzustellen, die in der Natur bislang nicht zu finden waren. In Zukunft wird es möglich sein, Polyketide mit Hilfe dieser Robotersysteme zu erforschen und zu konstruieren, um neue, vielfältige Polyketide automatisiert und in hoher Frequenz etablieren zu können.

Technologie ermöglicht Arbeit mit neuen Bakterien

Laut Eriko Takano, Professor für Synthetische Biologie an der University of Manchester, sei die Natur eine riesige Schatzkammer für leistungsstarke chemische Verbindungen zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten. „Die interessantesten Chemikalien stammen jedoch oft von Organismen, mit denen man im Labor schwer arbeiten kann. Dies war bisher ein großes Hindernis für unsere Arbeit an Typ-II-Polyketiden, einer Gruppe wichtiger Chemikalien, die hauptsächlich von Bodenbakterien und anderen Mikroorganismen produziert werden und deren Wachstum schwierig ist. Durch die erfolgreiche Verlagerung der Produktionsmaschinen für diese Verbindungen in das E. Coli Bakterium ist es uns gelungen, endlich Polyketide vom Typ II in unseren schnellen Robotersystemen produzieren und entwickeln zu können“, so Takano.

„Dies ermöglicht es uns nicht nur, neue Polyketide automatisiert zu testen, sondern wir werden auch in der Lage sein, die DNA-Sequenzen der antibiotischen Biosynthesepfade schnell umzuschreiben und mit neuen Komponenten aus anderen Organismen, wie Arzneipflanzen und Pilzen, zu kombinieren, um Variationen der Antibiotika zu erzeugen – auch mit Verbindungen, die nicht auf den natürlichen Pfaden hergestellt werden, sondern die eine verstärkte oder neuartige Aktivität bei der Behandlung wichtiger Krankheiten haben können“, fuhr der Leiter des Forscherteams fort.

Neue Art der Flexibilität im Kampf gegen Erreger

Eine einzelne Person, die sich der Erforschung von Antibiotika widmet, sei in der Lage, innerhalb eines Jahres etwa zehn neue potenzielle Antibiotika herzustellen und zu testen. Im Vergleich dazu schafft es ein automatisiertes Robotersystem in dem gleichen Zeitraum, Tausende dieser potenziellen Lebensretter zu erforschen. Dieser Unterschied zeigt sehr deutlich, von welchem Ausmaß die Ergebnisse der Forschungen aus England für die Pharmabranche sein könnten. Die Zeit, welche neue Antibiotika benötigen, um die Patienten zu erreichen würde eine enorme Verringerung erfahren und eine Flexibilität ermöglichen, die notwendig ist, um auf neue Erregerstämme und -ausbrüche zu reagieren.

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