US-amerikanische Forscher haben möglicherweise einen neuen Weg zur Bekämpfung von Akne entdeckt, der auf sogenannten Bakteriophagen basiert(1) . Bakteriophagen – „Bakterienfresser“ aus dem Griechischen von phageín (= fressen) – sind Viren, die auf Bakterien als Wirtszellen spezialisiert sind. Menschliche Zellen werden von ihnen nicht infiziert. Sie wurden 1917 von dem Kanadier Félix Hubert d’Hérelle erstmals beschrieben. Diese Bakterienviren haben keinen eigenen Stoffwechsel und benötigen für ihre Vermehrung ein geeignetes Bakterium, in das sie ihr Phagengenom injizieren. Das Bakterium wird dadurch gezwungen, circa 200 neue Phagen zu produzieren und freizusetzen und wird dabei zerstört.

(© vfa / M. Joppen)
Akne ist eine Hauterkrankung, die im allgemeinen Jugendliche in der Pubertät betrifft und unter anderem auf die hormonellen Veränderungen zurückzuführen ist. Akne ist eine sehr weit verbreitete Krankheit – 70–95 Prozent der Jugendlichen sind betroffen. Die Krankheit verursacht starke Einschränkungen der Lebensqualität im emotionalen und sozialen Bereich. Ein wichtiger Auslöser der Akne ist das Bakterium Propionibacterium acnes, das Entzündungen in den Haarfollikeln auslöst. In besonders schweren Fällen leiden Akne-Patienten auch weit über die Pubertät hinaus an den Folgen der Erkrankung, da Akne tiefe Narben hinterlassen kann.

Die Forscher haben in der aktuellen Studie 11 Bakteriophagenstämme analysiert, die auf das Akne-Bakterium spezialisiert sind. Dabei stellte sich heraus, dass diese Phagen alle ein Gen aufweisen, das die Information für das Enzym Endolysin trägt; dieses ist für das Auflösen der Zellwände der Akne-Bakterien erforderlich, wodurch die Bakterien zugrunde gehen. Die Forschungsarbeiten befinden sich noch in einem frühen Stadium; eine neue Akne-Therapie könnte entweder auf diesem Enzym oder aber auf den Phagen selbst basieren.

In den Ländern der westlichen Hemisphäre ist noch keine Phagentherapie für medizinische Zwecke zugelassen. Es kommen aber Bakteriophagen zum Einsatz, um bakterielle Kontaminationen von Lebensmitteln durch Listerien oder Salmonellen zu bekämpfen. Darüber hinaus wird ihre prophylaktische Wirkung beispielsweise bei der Bekämpfung von EHEC (Enterohämorrhagische Escherichia coli) auf Salat und Gemüse oder von Campylobacter in Geflügel untersucht. Außerdem werden Bakteriophagen in der Agrartechnologie verwendet, um bestimmte Gene in Nutzpflanzen einzuführen.

In der Molekularbiologie werden Bakteriophagen für das sogenannte Phage-Display genutzt. Hierbei werden aus großen Bibliotheken Peptide, Bruchstücke von Proteinen oder auch komplette Proteine auf der Oberfläche von Bakteriophagen präsentiert, um so geeignete Bindungspartner zu finden, die dann wiederum Ausgangsstoff für neue therapeutische oder diagnostische Ansätze sein können.

In der Humanmedizin wird die Phagentherapie in den Ländern der früheren Sowjetunion eingesetzt. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass in den USA und Europa mit Entdeckung der Antibiotika die Aktivitäten auf dem Gebiet der Phagentherapie in den Hintergrund rückten. Russische Wissenschaftler hingegen arbeiteten mangels Antibiotika im eigenen Land an deren Weiterentwicklung und behandelten unter anderem Wunden von Soldaten im Zweiten Weltkrieg mit dieser Methode. Bakteriophagen wurden auch schon gegen Durchfallerkrankungen eingesetzt, die durch Escherichia coli-, Shigella- oder Vibrio-Bakterien ausgelöst wurden.

Möglicherweise könnten sich Bakteriophagen auch als Transportvehikel bewähren, um herkömmliche Antibiotika gezielt in Bakterien zu platzieren (2) (3) oder Krebsmedikamente zum Tumor zu transportieren (4) . Mit der zunehmenden Resistenz bestimmter Bakterien gegenüber den derzeit verfügbaren Antibiotika rücken Bakteriophagen zudem wieder mehr in den Fokus medizinischer Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, um neue therapeutische Optionen gegen bakterielle Infektionen zu erschließen. Bakteriophagen sind hoch-spezifisch und richten sich damit ganz gezielt gegen bestimmte Bakterienarten. Dies ist im Umkehrschluss auch gleichzeitig ihr potenzieller Nachteil, da das jeweilige krankheitsauslösende Bakterium genau bekannt sein muss, bevor man mit einer Phagentherapie starten kann. Im Falle von Infektionen mit mehreren Bakterien wäre ein Phagen-Cocktail erforderlich. Zudem sind Bakteriophagen sehr empfindlich, müssen gekühlt werden und werden vom menschlichen Immunsystem schnell als Fremdkörper erkannt und entfernt.

Ein schon früher bearbeitetes naturwissenschaftlich-medizinisches Gebiet wird hier durch moderne gentechnische und molekularbiologische Methoden reaktiviert, was im Hinblick auf die zunehmenden Resistenzen gegenüber verfügbaren Antibiotika von besonderer Relevanz ist. Weitere grundlegende Forschungsaktivitäten sind jedoch auf dem Gebiet der Phagentherapie erforderlich, um ihr Potenzial in der Therapie von Infektionskrankheiten im Detail zu verstehen und mögliche neue therapeutische Ansätze voranzubringen.


Literaturtipps:
(1) Marinelli et al., Propionibacterium acnes bacteriophages display limited genetic diversity and broad killing activity against bacterial skin isolates, MBio, 2012, doi: 10.1128/mBio.00279-12
(2) Yacoby et al., Targeted drug-carrying bacteriophages as antibacterial nanomedicines, Antimicrobial Agents Chemotherapy, 2007, Vol. 51, pp 2156–2163
(3) Yacoby et al., Targeting antibacterial agents by using drug-carrying filamentous bacteriophages. Antimicrobial Agents Chemotherapy, 2006, Vol. 50, pp 2087–2097
(4) Bar et al., Killing cancer cells by targeted drug-carrying phage nanomedicines, BMC Biotechnology, 2008, Vol. 8, p 37