Neuer Test zeigt, welche Antibiotika wirklich wirken

Antibiotikaresistente Keime gehören zu den grossen Gesundheitsproblemen unserer Zeit. Durch Mutationen entziehen sich Bakterien zunehmend der Wirkung gängiger Medikamente und vermehren sich einfach weiter, sodass diese Infektionen immer schwieriger zu behandeln werden.

Aber auch ohne Resistenz können Bakterien Antibiotika mitunter gut aushalten, besonders wenn sich die Keime in einem Ruhezustand befinden. Sie vermehren sich dann zwar nicht, sterben durch die Antibiotika aber auch nicht ab. So können die Bakterien später, zum Beispiel nach dem Absetzen der Antibiotikatherapie, wieder aufwachen und weiterwachsen. Vor allem bei Tuberkulose und anderen komplexen Infektionen, deren Behandlung viele Monate dauert, ist es entscheidend, Medikamente zu wählen, die die Bakterien tatsächlich restlos abtöten.

Bisherige Labortests erfassen nur, ob ein Medikament Bakterien in ihrem Wachstum stoppt – jedoch nicht, ob sie dabei wirklich sterben. Um Behandlungserfolge besser vorherzusagen, haben Forschende um PD Dr. Lucas Boeck vom Departement Biomedizin der Universität Basel und des Universitätsspitals Basel eine neue Methode entwickelt. Sie berichten davon im Fachjournal «Nature Microbiology».

Schicksal einzelner Bakterien filmen

Das Verfahren, das die Forschenden «Antimicrobial Single-Cell Testing» nennen, beruht auf mikroskopischen Aufnahmen von Millionen von einzelnen Bakterien unter tausenden verschiedenen Bedingungen. «Wir filmen damit jedes einzelne Bakterium über mehrere Tage und beobachten, ob und wie schnell ein Medikament es tatsächlich abtötet», erklärt Lucas Boeck. So lasse sich genau messen, welcher Anteil der Bakterienpopulation durch die Therapie eliminiert werde und wie effizient dies geschieht.

Um ihre Methode unter Beweis zu stellen, testete das Forschungsteam 65 Kombinationstherapien am Tuberkulose-Erreger Mycobacterium tuberculosis. Die Forschenden erprobten das Verfahren ausserdem an Bakterienproben, die von 400 Patientinnen und Patienten mit einer anderen komplexen Lungeninfektion stammten. Ausgelöst wird diese durch Mycobacterium abscessus, das mit dem Tuberkulose-Erreger verwandt ist.

Es zeigten sich zum einen Unterschiede zwischen unterschiedlichen Therapien, zum anderen aber auch zwischen unterschiedlichen Bakterienstämmen verschiedener Patientinnen und Patienten. Letztere Unterschiede bezeichnen Fachkreise als Antibiotikatoleranz. Anschliessende Analysen ergaben, dass bestimmte genetische Eigenschaften dafür verantwortlich sind, wie gut die Bakterien die Antibiotika «aussitzen» können.

«Je besser Bakterien ein Antibiotikum tolerieren, desto schlechter sind die Chancen für den Erfolg der Therapie bei den Patientinnen und Patienten», fasst Lucas Boeck die Ergebnisse zusammen. Im Vergleich mit Daten aus klinischen Studien und Tiermodellen spiegelten die Ergebnisse des Antimicrobial Single-Cell Testing sehr gut wider, wie effektiv die verschiedenen Therapeutika Infektionen bekämpfen.

Nutzen für Betroffene und Medikamentenentwicklung

Das neue Verfahren ist bisher noch ein Forschungswerkzeug, das aber in Zukunft auch Anwendungen in Klinik und Industrie finden könnte. Dereinst könnte es sowohl Betroffenen als auch der Medikamentenentwicklung in mehrfacher Hinsicht nützen, erklärt Lucas Boeck. «Mit unserem Testverfahren können wir Antibiotikatherapien individuell auf Bakterienstämme einzelner Patientinnen und Patienten abstimmen.» Ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Genetik könnte zukünftig sogar noch einfachere und schnellere Tests auf Antibiotikatoleranz ermöglichen.