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28. März 2018

Antibiotika-Resistenzen voraussehen

Immer wieder kommt es vor, dass Antibiotika und andere Medikamente wegen Resistenzbildung ihre Wirksamkeit verlieren. Ein Forscherteam hat nun eine mathematische Methode entwickelt, mit der sich die Entstehung von Resistenzen voraussagen lässt.

Antibiotika und andere Medikamente, die zunächst gut wirken, können mit der Zeit ihre Wirksamkeit einbüssen oder ganz verlieren. Die Gründe für solche Resistenzbildung sind oft schwierig zu verstehen, und schwierig ist es auch, den Zeitpunkt einer Resistenzbildung vorherzusagen. Ein Forschertean der ETH Zürich (Prof. Roland Regoes) und der Freien Universität Berlin (Prof. Jens Rolff) hat nun eine mathematische Methode entwickelt, mit welcher sich die künftige Resistenzbildung für Antibiotika, aber auch für andere Medikamente prognostizieren lässt. Über das neue Verfahren berichten die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Fachzeitschrift 'Proceedings of the Royal Society'.

Verhältnis zwischen Dosis und Wirkung

Die neue Methode beruht im Grundsatz auf einer Messung der Pharmakodynamik, also auf einer Analyse, wie stark sich die Wirksamkeit eines Arzneimittels in Abhängigkeit von der verabreichten Dosis verändert. „Unsere Studie zeigt, dass es bestimmte pharmakodynamische Eigenschaften gibt, die sehr vorteilhaft sind, um Resistenzevolution zu verhindern“, sagt Prof. Jens Rolff vom Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie der Freien Universität Berlin. „Wählt man Wirkstoffe mit solchen Eigenschaften aus, dann lohnt sich die Entwicklung auch wirtschaflich eher, da sie länger einsetzbar sind.“ Die Gültigkeit des mathematischen Prognosemodells konnten die Wissenschaftler exemplarisch am Beispiel der antimikrobiellen Peptide (AMP) zeigen: AMP sind eine neue Generation von Antibiotika. Das AMP Colistin ist bereits in der Anwendung; weitere Wirkstoffe dieses Typs befinden sich in der klinischen Erprobung. Von AMP ist bekannt, dass Resistenzen später auftreten im Vergleich zu herkömmlichen Antibiotika. Diesen Vorteil der AMP konnte das schweizerisch-deutsche Wissenschaftlerteam nun mit seiner neuen Methode bestätigen. Die Forscher konnten damit zeigen, dass ihre Methode über eine gute prognostische Aussagekraft für Resistenzen verfügt.

Antibiotika-Therapien besser planen

Die neue Methode ist nicht nur – wie oben dargestellt – hilfreich bei der Entwicklung neuer Antibiotika. Sie erlaubt auch eine bessere Planung von Antibiotika-Therapien, wie Jens Rolff ausführt: „Wenn Pläne zum Antibiotikaeinsatz erstellt werden, kann man mit unserer Methode abschätzen, wie wahrscheinlich und wie schnell Resistenzen entstehen. Dies ermöglicht also Resistenzen wesentlich stärker zu vermeiden.“ Zu dem gemeinsamen Forschungsprojekt haben die Wissenschaftler aus Zürich und Berlin jeweils mit ihren spezifischen Kompetenzen beigetragen: Die ETH-Forscher brachten unter anderem ihr theoretisches Wissen und die erforderlichen mathematischen Werkzeuge ein, die Berliner Kollegen wiederum steuerten ihr Knowhow im Bereich der AMP bei, was den Vergleich zwischen AMP und Antibiotika ermöglicht hat.

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Prof. Jens Rolff von der Freien Universität Berlin
Prof. Jens Rolff von der Freien Universität Berlin
 

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