Stand: 27.09.2017 08:39 Uhr

Phagen: Durchbruch gegen multiresistente Keime?

von Tino Nowitzki

Kaum vorstellbar in einer medizinisch fortschrittlichen Gesellschaft - und trotzdem passiert es immer wieder, dass Menschen an Bakterien-Infektionen sterben: unter den Augen von Ärzten, die sie verzweifelt mit einem Antibiotikum nach dem anderen behandeln. Denn eine steigende Zahl von Bakterien hat gelernt, gegen die Medikamente immun zu sein. Derweil häufen sich Todesfälle durch solche multiresistente Keime: Die Charité in Berlin schätzt, dass in Deutschland bis zu 4.000 Menschen jährlich deswegen sterben. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) spricht von einer weltweiten Krise und die Vereinten Nationen gar von der "größten und dringendsten globalen Gefahr". Doch es könnte eine Alternative zur Antibiotika-Behandlung geben: sogenannte Phagen. Das sind Viren, die Bakterien töten. An ihnen forscht auch Christine Rohde von der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) in Braunschweig. In den westlichen Ländern steckt die Phagen-Medizin noch immer in den Kinderschuhen, Medikamente sind schwer zu bekommen. Forscher wie Rohde haben viel aufzuholen.

Eine Animation zeigt, wie ein Phage eine Bakterie angreift. © DSMZ

Viren gegen Bakterien: Wie Phagen funktionieren

Phagen gelten in der Forschung als Hoffnungsträger in der Bakterienbekämpfung. Anhand einer Animation des DSMZ in Braunschweig erklärt NDR.de, wir der Phagen-Einsatz funktioniert.

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Forscher als Phagen-Fans

Christine Rohde ist Phagen-Fan und sie zeigt es völlig ungeniert. Auf ihrem Schreibtisch liegen sie im Plüschtier-Format - mit knubbelförmigen Köpfen und Körpern, die aussehen wie dicke Schrauben mit Tentakeln daran. Am Eingang zum Labor: Ein Schild mit der Aufschrift: "Wer nicht phagt, der nicht gewinnt." Mit schrulligem Spleen hat das allerdings nichts zu tun. Die Mikrobiologin leitet eine Arbeitsgruppe von sieben Forschern am DSMZ in Braunschweig. Dort werden nicht nur seit fast 30 Jahren Phagen gesammelt. Es wird auch kräftig an neuen Einsatzgebieten für die Viren geforscht, denn das Interesse an ihnen ist rasant gestiegen. Rohde und ihr Team haben alle Hände voll zu tun.

Wie die Forscher Phagen gewinnen

Charmante Bakterien-Killer

Der Grund: Phagen sind die geborenen Bakterien-Killer. Und sie gehen eiskalt dabei vor. Einmal auf ein Bakterium angesetzt, suchen sie mit ihren Tentakeln dessen Außenwand nach einer geeigneten Andock-Stelle ab. Dann geht alles ganz schnell: Der Phage injiziert seine eigenen Bausteine - seine DNA - in das Bakterium. Auf diese Weise wird die Bakterien-Zelle umprogrammiert. Und zwar so, dass sie nicht nur ihren eigenen Stoffwechsel stoppt. Zusätzlich benutzt der Phage Bausteine des Bakteriums, um wiederum "Körperteile" neuer Phagen herzustellen. "Man kann durchaus sagen, das Bakterium wird von den Phagen missbraucht", sagt Rohde. Die Teile setzen sich zu neuen Phagen zusammen, bevor das Bakterium dem Druck der Phagen nachgibt und platzt. Zahlreiche neue Phagen werden so frei. Wenn alle Bakterien vernichtet wurden, sterben die Phagen irgendwann ab. Der Prozess ähnelt dem von Viren, die auch Menschen befallen. Nur dass Phagen eben immer nur ein spezielles Bakterium krank machen. "Das macht sie für unsere Forschung ja so charmant", findet Biologin Rohde.

Perfekte Phagen - oder doch nicht?

Denn so könne auf jede durch Bakterien hervorgerufene Krankheit ein spezieller Phagen-Stamm angesetzt werden. Um die 800 verschiedene Arten lagern in der DSMZ - es ist die größte Sammlung in Deutschland. Doch auch in der Welt der Phagen ist nicht alles perfekt: Zwar sind sie quasi die natürlichen Fressfeinde der Bakterien. Trotzdem können Bakterien auch gegen Phagen Immunitäten entwickeln, zum Beispiel indem Zellwände ihre Oberfläche ändern und die Phagen somit nicht mehr einfach andocken können. Doch es gibt einen großen Unterschied bei beiden Immunitäten: Die Phagen reagieren von allein auf die Veränderung - sie entwickeln sich einfach weiter. Im DSMZ-Labor wird deswegen ganz praktisch damit umgegangen: "Finden wir heraus, dass ein Phage nicht mehr wirksam ist, kommt er in den Kühlschrank", sagt Rohde. "Der ist dann nicht unbedingt ein Renner." Die Forscher wenden in diesem Fall sogenannte Phagen-Cocktails an, also Mischungen, in denen funktionierende Bakterien-Killer die Arbeit der unwirksamen Kollegen übernehmen können. Oder Rohde und ihre Kollegen suchen sich einfach neue Phagen.

Heilung aus dem Klärwasser

Zwar kommen Phagen auch ganz natürlich im menschlichen Körper vor. Um an sie zu gelangen, muss Christine Rohde aber keine Hand an Menschen legen. Stattdessen gewinnt sie sie aus Gewässern, wie dem Tümpel gleich hinter dem DSMZ-Gebäude. Noch lieber aber gehen sie und ihre Kollegen dafür in die Kläranlage. "Dort sind wir mittlerweile bekannt", sagt Rohde. Klar, am Anfang haben die Forscher öfter die Nase gerümpft - doch der Wert der Mission wiege das auf. Denn aus dem Klärwasser ließen sich besonders viele Phagen gewinnen: Bis zu 100 Millionen verschiedene Arten schwimmen in nur einem Milliliter, schätzt Rohde.

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"Phagen haben eine Persönlichkeit"

Zwei bis drei Liter schöpfen die Wissenschaftler ab und nehmen sie mit in das Labor. Dort wird das Wasser gereinigt, die Phagen werden isoliert. Was jetzt kommt, gleicht einem Hahnenkampf im Mikroben-Format: In einer Petri-Schale werden die Phagen auf bestimmte Bakterien gehetzt und unter dem Mikroskop schaut Christine Rohde anschließend, wo sich Löcher im Bakterien-Teppich gebildet haben. "So können wir herausfinden, welcher Phage das war", sagt die Biologin. Dabei verhalte sich jede Art anders: Manche seien beispielsweise tüchtiger als andere. Rohde: "Manchmal habe ich den Eindruck, sie haben eine eigene Persönlichkeit." Ein besonderes Glücksgefühl gebe es ihr, wenn Phagen sich als wirksam gegen schlimme Erreger gezeigt haben - wie zum Beispiel MRSA, ein Staphylokokken-Bakterium. Nebenan, im Fraunhofer-Institut, werden die rettenden Phagen dann in größeren Mengen gezüchtet, um sie irgendwann medizinisch einsetzen zu können.

Phagen-Forschung vom Westen lange ignoriert

Im Moment gibt es noch kein einziges deutsches Phagen-Medikament auf dem Markt. Das liegt nicht etwa daran, dass die Viren völlig neu für die Wissenschaft wären. Vor genau 100 Jahren entdeckte der Kanadier Félix Hubert d'Hérelle als einer der ersten die Kleinst-Lebewesen und ihre Wirkung. Eine Weile wurden sie auch erfolgreich gegen bakterielle Erkrankungen eingesetzt, in Georgien wurde sogar ein Institut zur Phagen-Forschung gegründet. Während in den westlichen Nationen mit Aufkommen von Antibiotika die Phagen aber irgendwann an Bedeutung verloren, wurden sie in den späteren Ostblock-Ländern weiter gegen Krankheiten eingesetzt. Das Ergebnis: In Georgien oder Russland sind Erfahrungsschatz und Wissensstand über Bakteriophagen heute ungleich höher. Und der Erfolg auch: So würden knapp 85 Prozent der Bakterien-Infektionen in Georgien mit Phagen geheilt, so Rohde: "Wir sind eben ziemlich verwöhnt von unseren Antibiotika." Das räche sich nun mit der steigenden Zahl von Erkrankungen, die nicht mehr auf Antibiotika ansprechen: Lungenentzündungen, Wundinfektionen, auch Erkrankungen am Herzen. Die Braunschweigerin schmerzt das manchmal. Auch, weil sie Fälle von MRSA-Erkrankungen schon in der eigenen Verwandtschaft hatte.

Medikamente sind in Deutschland nicht zugelassen

Doch einfach so an ein Phagen-Medikament aus dem Ausland herankommen? Das ist schwer: Zwar gibt es sie in mehr als 600 Apotheken in Georgien. Doch Lieferungen nach Deutschland würden nicht durch den Zoll kommen - Georgien ist kein EU-Land und die Medikamente sind auf dem deutschen Markt nicht zugelassen. Auch internationale Apotheken können sie deswegen nicht bestellen. Doch es gibt mittlerweile ein paar wenige Produkte aus Europa: Individualisierte, das heißt auf die Krankheit des Patienten zugeschnittene Phagen-Medikamente aus Frankreich, Belgien oder Portugal. Eingesetzt werden können sie aber erst bei einer lebensbedrohlichen Erkrankung und wenn keines der zugelassenen Medikamente geholfen hat.

Kommen bald deutsche Phagen-Präparate?

Die Gruppe um Christine Rohde arbeitet zusätzlich mit dem Braunschweiger Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin zusammen, um bald die erste klinische Studie aus Deutschland zur Phagen-Therapie vorzeigen zu können. Sie soll im nächsten Jahr zusammen mit der Charité in Berlin anlaufen. Das wäre der Grundstein für ein deutsches Phagen-Medikament. Für Biologin Rohde gibt es keinen Zweifel, dass Phagen das Problem multiresistenter Keime lösen können. "Jeder Todesfall durch solche Keime muss nicht sein", sagt sie. In allen Einzelfällen, die in Deutschland mit Phagen behandelt wurden, habe die Therapie auch geholfen. "Ich bin deswegen so froh, daran forschen zu können", sagt Rohde. Auch, weil Phagen einen Umwelt-Vorteil bieten. Denn anders als chemische Antibiotika würden sie Böden und Umgebung nicht belasten. Rohdes Ziel: Einen Phagen-Cocktail zu entwickeln, der gegen eine Reihe von tödlichen Atemwegs-Infektionen hilft. "Damit kann man Kindern und Intensiv-Patienten dann ganz schnell helfen", hofft Rohde. Sie und ihr Team kommen dem Ziel jeden Tag einen Schritt näher.

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