BioTech
Antibiotikaresistenz mithilfe von CRISPR umkehren
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Der Anstieg der Antibiotikaresistenz
Bakterielle Infektionen sind viel weniger tödlich als vor der Einführung von Antibiotika.
„Bevor es Antibiotika gab, konnten Infektionen wie Scharlach sogar zu Herzproblemen führen. Operationen führten oft zu lebensbedrohlichen Blutvergiftungen wie Bakteriämie oder Sepsis.“
Weil Antibiotika jeden Tag still und leise so viele Leben retten, haben wir begonnen, sie als selbstverständlich zu betrachten. Aber das ist alles andere als eine sichere Annahme. Bakterien entwickeln sich sehr schnell und es ist ein starker evolutionärer Druck, nicht durch Antibiotika zu sterben. Daher kommt es häufig vor, dass ein neues Antibiotikum nach 10–15 Jahren seine Wirksamkeit verliert.
Nur der unermüdliche Einsatz der Forscher, über Jahrzehnte hinweg immer wieder neue Wirkstoffe zu entdecken, hat dazu beigetragen, dass Antibiotika der bakteriellen Resistenz zuvorkommen konnten. Es ist ein stiller Kampf zwischen Forschern und Krankheitserregern.
In letzter Zeit haben Krankheitserreger die Oberhand gewonnen. Antibiotikaresistenzen werden zu einem immer größeren Problem, insbesondere bei Erkrankungen, die man sich im Krankenhaus zuzieht. Antibiotikaresistenz tötet jährlich weltweit mehr als 1.27 Millionen Menschen. Seit dem Jahr 2000 wurden nur sehr wenige neue Antibiotikaklassen entdeckt.
Quelle: Aphage
Wert, Es wurde festgestellt, dass die allgegenwärtigen Mikro- und Nanoplastikpartikel die Wirksamkeit von Antibiotika verringern.Einige neuere Ansätze könnten helfen, wie zum Beispiel antibakterielle Polymere, mRNA-Impfstoffeden lebende Antibiotika, sogenannte Phagen.
All diese neuen Ideen werden helfen, aber keine von ihnen beseitigt das Problem, dass sich Bakterien immer wieder schnell an neue Antibiotika und antibakterielle Methoden anpassen.
Ein weiteres Konzept wurde soeben von Forschern der University of California entdeckt, bei dem Bakterienpopulationen „kontaminiert“ werden, sodass sie ihre Antibiotikaresistenz verlieren. Dabei wird das CRISPR-Geneditierungssystem genutzt.
Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in einer Studie.1 mit dem Titel "Ein konjugatives Genantriebssystem unterdrückt effizient Antibiotikaresistenzen in einer Bakterienpopulation".
CRISPR als Antibiotikum
Eine langfristige Anstrengung
Durch die präzise Insertion von DNA-Sequenzen in die Zielgene werden die Gene, die für Antibiotikaresistenzfaktoren auf einem Plasmid (einem in Bakterien häufig vorkommenden ringförmigen DNA-Molekül) kodieren, deaktiviert. Dieser Ansatz erwies sich als vielversprechend, da er herkömmliche CRISPR-Verfahren zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen um mehr als das Hundertfache übertrifft.
Das Team entwickelte ein Pro-Active Genetics (Pro-AG)-System der zweiten Generation mit dem Namen pPro-MobV.
Diese weiterentwickelte Technologie ist nicht nur darauf ausgelegt, Antibiotikaresistenzen zu beseitigen, sondern sich auch in Bakteriengemeinschaften auszubreiten und die Gene zu deaktivieren, die sie resistent gegen Antibiotika machen.
Dies geschah durch die gezielte Beeinflussung der „konjugativen Übertragung“ der Bakterien, einem Prozess ähnlich der bakteriellen Paarung, der normalerweise eine Schlüsselrolle bei der Verbreitung von Antibiotikaresistenzgenen spielt. Hier wurde stattdessen die Anfälligkeit für Antibiotika verbreitet.
Selbstverbreitende Antibiotikaempfindlichkeit
Die Idee ähnelt anderen Methoden der Populationskontrolle bei Insekten, beispielsweise werden Populationen von Malaria übertragenden Mücken mit im Labor hergestellten Varianten „kontaminiert“, die die Krankheit nicht übertragen können und das Merkmal bei der Fortpflanzung verbreiten.
„Mit pPro-MobV haben wir das Gen-Drive-Konzept von Insekten auf Bakterien als Werkzeug zur Populationsmanipulation übertragen. Mit dieser neuen CRISPR-basierten Technologie können wir einige wenige Zellen entnehmen und sie dazu bringen, AR in einer großen Zielpopulation zu neutralisieren.“
Professor Ethan Bier - UC San Diego School of Biological Sciences
Diese Methode führte in einem Labortest zu einer etwa 1000-fachen Reduzierung der Bakterienverbreitung.
Zum Scrollen wischen →
| Merkmal | Traditionelle Antibiotika | CRISPR-Gene-Drive-Ansatz |
|---|---|---|
| Mechanismus | Tötet Bakterien ab oder hemmt deren Wachstum | Löscht Resistenzgene in Bakterien |
| Resistenzentwicklung | Üblich innerhalb von 10–15 Jahren | Wirkt direkt gegen Widerstände; kann die Widerstandsverteilung umkehren |
| Verbreiten | Verbreitet sich nicht zwischen Bakterien | Kann sich durch Plasmidkonjugation oder Phagen selbst vermehren |
| Auswirkung auf Biofilme | Begrenzte Durchdringung | Nachgewiesene Aktivität innerhalb von Biofilmen (Laborumgebung) |
| Klinischer Status | Weitgehend anerkannt und verwendet | Forschung im Frühstadium (präklinisch) |
Noch wichtiger ist jedoch, dass es auch gegen Biofilme wirkt, dichte Bakteriennetzwerke, die sich an Oberflächen anhaften und diese unempfindlich gegenüber Antibiotika und Desinfektionsmitteln machen. Biofilme spielen bei schweren Infektionen eine Rolle, indem sie eine Schutzbarriere bilden, die das Eindringen von Medikamenten erschwert.
„Der Biofilm-Kontext ist bei der Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen besonders wichtig, da dies eine der schwierigsten Formen des Bakterienwachstums ist, die es in der Klinik oder in geschlossenen Umgebungen wie Aquakulturteichen und Kläranlagen zu überwinden gilt.“
Professor Ethan Bier - UC San Diego School of Biological Sciences
Die Möglichkeit, Biofilme in Kläranlagen und landwirtschaftlichen Betrieben zu beeinflussen, könnte auch die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen auf den Menschen radikal verringern.
„Wenn man die Übertragung von Tieren auf Menschen reduzieren könnte, hätte man einen erheblichen Einfluss auf das Problem der Antibiotikaresistenz, da schätzungsweise die Hälfte davon aus der Umwelt stammt.“
Professor Ethan Bier - UC San Diego School of Biological Sciences
Kombination von CRISPR mit Bakteriophagen
Die Methode wurde bisher in bakteriellen Plasmiden eingesetzt. Sie könnte aber auch durch spezialisierte Viren, sogenannte Bakteriophagen, die ausschließlich Bakterien angreifen, auf Bakterienpopulationen übertragen werden.
Dies könnte es besonders wirksam machen, Patienten oder große Einrichtungen zu behandeln, da sich die modifizierten Viren selbst replizieren und von selbst verbreiten können.
„Diese Technologie ist eine der wenigen mir bekannten Methoden, mit der sich die Ausbreitung antibiotikaresistenter Gene aktiv umkehren lässt, anstatt sie nur zu verlangsamen oder einzudämmen.“
Fazit
Die Antibiotikaresistenz ist ein wachsendes Problem, auch wenn erneute wissenschaftliche Anstrengungen vielleicht für eine Weile neue Medikamente und andere antiseptische Methoden finden könnten, um die Folgen in Schach zu halten.
Dank moderner Gentechnik könnte das Auftreten von Antibiotikaresistenzen eines Tages kein allzu großes Problem mehr darstellen, das jede neue Behandlung etwa ein Jahrzehnt nach ihrer Markteinführung trifft.
Diese Forschung verdeutlicht die außergewöhnliche Vielseitigkeit der CRISPR-Technologie, die sich von einem interessanten genetischen Mechanismus zu einem Werkzeug zur Heilung genetischer Krankheiten, zur Modifizierung von Nutzpflanzen und nun sogar zur Linderung von Antibiotikaresistenzen entwickelt hat.
Investitionen in die CRISPR-Technologie
Editas wurde von der CRISPR-Cas9-Mitentdeckerin Jennifer Doudna gegründet. Editas begann mit der Arbeit an Cas9, konzentriert sich nun aber auf eine proprietäre Version von Cas12a, die sie selbst entwickelt haben: AsCas12a.
Weitere Informationen zu den einzigartigen Eigenschaften von Cas12a finden Sie in unserem speziellen Artikel „Was ist CRISPR-Cas12a2? & Warum spielt es eine Rolle?".
Quelle: Bearbeiten
Eine Übersicht aller Unternehmen von Jennifer Doudna können Sie auch im entsprechenden Artikel lesen „Top-Unternehmen von Jennifer Doudna, die Sie im Auge behalten sollten"
Editas konzentriert sich auf Sichelzellanämie und Beta-Thalassämie, 2 Krankheiten, bei denen es das Rennen um die Zulassung der ersten Behandlung an die Konkurrenten CRISPR Therapeutics und BlueBirdBio verlor.
Insgesamt ist das SCD-Programm (kürzlich umbenannt in Reni-Cell) wurde mehrmals verschoben, was bei den Investoren Besorgnis auslöste, und konzentriert sich seitdem auf die In-vivo-Therapie, um sie von bereits zugelassenen SCD-Therapien abzugrenzen.
Dennoch besitzt Editas bedeutende Patente auf CRISPR-Cas12, das von Forschern an der University of New South Wales in Australien verwendet wurde. einen COVID-19-Streifentest zu entwickeln, was das Potenzial der Technologie über die Genombearbeitung hinaus verdeutlicht.
Editas konzentriert sich auf andere CRISPR-Versionen als das „klassische“ CRISPR-Cas9 und sein Forschungs-IP könnte sich als nützlich erweisen, um Partnerschaften aufzubauen und Einnahmen zu erzielen, ohne dass ein von der FDA zugelassenes Produkt vorliegt, zusätzlich zu einer Geldquelle bis 2026.
Da sich Cas12a zunehmend als die beste Methode zur Multi-Gen-Editierung zu etablieren scheint, könnten sich Editas‘ Expertise und der Fokus auf diese CRISPR-Variante auf lange Sicht als gewinnbringend erweisen.
(Mehr über andere CRISPR-Unternehmen erfahren Sie auch in unserem entsprechenden Artikel „Die 5 besten CRISPR-Unternehmen, in die man investieren kann".)
Aktuelle Nachrichten und Entwicklungen zur Editas (EDIT)-Aktie
Zitierte Studie
1. Kaduwal, S., Stuart, EC, Auradkar, A. et al. Ein konjugatives Genantriebssystem unterdrückt effizient Antibiotikaresistenzen in einer BakterienpopulationNPJ. Antimicrobials & Resistance. 4, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00181-z
