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12. Januar 2018

Tuberkulose ist längst nicht überwunden

In der Schweiz erkranken nur noch wenig Menschen an Tuberkulose, doch weltweit ist die „Schwindsucht“, die häufigste tödliche Infektionskrankheit. Forscher der Universität Zürich suchen mit EU-Mitteln nach neuen Therapieansätzen.

1882 hat Robert Koch den Tuberkulose-Erreger 'Mycobacterium tuberculosis' entdeckt und damit Medizingeschichte geschrieben. Durch den Einsatz von Antibiotika konnte die Krankheit seither massiv zurückgedrängt werden. Allerdings sind in den ärmeren Regionen der Welt immer noch sehr viele Menschen von der Infektionskrankheit betroffen, die jährlich gegen zwei Millionen Opfer fordert. Obwohl sich die Wissenschaft seit weit über einem Jahrhundert mit der Krankheit beschäftigt, sind wichtige Wirkungsmechanismen auf molekularer Ebene weiterhin unbekannt. Dieses Defizit will Markus Seeger, Professor am Institut für Medizinische Mikrobiologie der Universität Zürich, nun in einem neuen, auf fünf Jahre angelegten Forschungsprojekt angehen.

Siderophore im Fokus

Damit der Tuberkulose-Erreger überleben kann, muss er Eisen aufnehmen. Wie genau das Bakterium seinen Eisenbedarf deckt, steht im Zentrum des neuen Forschungsprojekts, wie Markus Seeger erläutert: „Die Krankheitskeime von Tuberkulose sind Bakterien mit einer inneren und einer äusseren Zellmembran. Um Eisen aufzunehmen, muss dieses von aussen durch die beiden Membranen ins Zellinnere befördert werden. Für den Transport nutzen die Bakterien kleine organische Moleküle, sogenannte Siderophore: Die Siderophore dringen durch die beiden Membranen aus dem Zellinnern nach aussen, binden dort Eisen an sich und schaffen dieses dann ins Innere der Tuberkulose-Bakterien. Wie genau dieser Transport abläuft, darüber weiss man bisher noch sehr wenig“, sagt der an der Universität Zürich tätige Strukturbiologe.

Markus Seeger will im neuen Projekt nun mit Kolleginnen und Kollegen unter anderem erforschen, welche Proteine an dem Eisentransport mitwirken. Die Struktur der schon bekannten bzw. neu zu entdeckenden Proteine wollen die Wissenschaftler mit modernen Methoden wie Röntgenkristallographie oder Kryo-Elektronenmikroskopie bestimmen. Die Forschungsarbeiten dienen auch dazu, weitere Proteine zu entdecken, die am Transport insbesondere durch die äussere Zellmembran beteiligt sind. Hierbei werden die aktuellsten Verfahren zur Sequenzierung des Erbguts zum Einsatz kommen, wie Markus Seeger ausführt: „Proteine aufzuspüren, die am Eisentransport beteiligt sind, gelingt uns zum Beispiel dadurch, dass wir in einem ersten Schritt Bakterien produzieren, die über keine Siderophore verfügen und daher kein Eisen heranschaffen können. Diese Bakterien werden dann von aussen mit Siderophoren ausgestattet, die den Eisentransport bewerkstelligen. Wenn man diesen Versuch mit sehr vielen, genetisch unterschiedlich mutierten Bakterien durchführt, kann man herausfinden, welche Gene bzw. welche Proteine am Eisentransport beteiligt sind.“

Eisenversorgung kappen

Die finanziellen Mittel für das fünfjährige Forschungsprojekt stammen aus einem 'Consolidator Grant' des Europäischen Forschungsrats, also der Forschungsförderung der Europäischen Union. Die Gelder werden in einem kompetitiven Verfahren an die Forscher mit den besten Projektideen vergeben. Mit den knapp 2 Mio. EUR des Consolidator Grants kann Markus Seeger unter anderem drei Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beschäftigen, die zusammen mit ihm das Forschungsvorhaben umsetzen.

Aus dem Projekt der Grundlagenforschung könnten im Erfolgsfall neue Inpulse für die Behandlung von Tuberkulose hervorgehen. Das dürfte beispielsweise gelingen, wenn Seegers Forscherteam Proteine findet, über die sich die Eisenversorgung der Tuberkulose-Erreger unterbinden liesse. „Wenn wir den Prozess der Eisenaufnahme inhibieren könnten, liesse sich die Nahrungsaufnahme der Krankheitserreger quasi kappen. Damit hätten wir mögliche 'drug targets' eruiert, also Zielmoleküle für neue medizinische Wirkstoffe“, sagt Markus Seeger.

Resistenzen überwinden

Neue Wirkstoffe gegen Tuberkulose sind dringend gefragt. Zwar wurden in den letzten 20 Jahren eindrückliche Fortschritte im Kampf gegen Tuberkulose etwa in Südostasien und Afrika erzielt. Allerdings treten in jüngster Zeit vermehrt Resistenzen gegen die verordneten Antibiotika auf. Gewisse Bakterienstämme sind bereits gegen mehrere Medikamente resistent (multidrug-resistant/MDR) oder lassen sich kaum mehr wirksam bekämpfen (extensively drug-resistant/XDR). „Wir hoffen, dass unsere Forschung an der Universität Zürich letztlich den Anstoss geben wird zur Entwicklung neuer Wirkstoffe, die neue Wege eröffnen, resistente Tuberkulosekeime wieder behandeln zu können“, betont Markus Seeger.

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Markus Seeger, Professor am Institut für Medizinische Mikrobiologie an der Universität Zürich
Markus Seeger, Professor am Institut für Medizinische Mikrobiologie an der Universität Zürich
 

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