Forscher schaffen Synthesewege für neue antibakterielle Behandlungen
Bakterien entwickeln sich bei extremen Temperaturen und unter trockenen Bedingungen größtenteils besonders gut. Einige Bakterienarten sind jedoch in der Lage, das und noch viel mehr zu tun: Sie wachsen in unterschiedlichen Umgebungen und passen sich problemlos an. Eine dieser Arten ist das Bacillus subtilis. Es siedelt sich im Boden und im Wasser an und Wissenschaftler haben Belege dafür gefunden, dass B. subtilis häufig im Darm des Menschen vorhanden ist. B. subtilis bildet Endosporen, die es vor Nährstoffmangel schützen können. Die Forscher haben diese Tatsache aufgegriffen und verwenden das genetisch kontrollierbare Bakterium als Zellfabrik in der Biotechnologie. Hier setzt BASYNTHEC (Bacterial synthetic minimal genomes for biotechnology) an, ein Projekt, das 2010 gestartet wurde und mit nahezu 3 Mio. EUR von der EU gefördert wird. Es soll einen modellbasierten Ansatz für die Erzeugung von B. subtilis entwickeln und Synthesemodule für die Herstellung relevanter Metaboliten und Proteinen erarbeiten. Letztendlich könnten die Forschungsarbeiten neue antimikrobieller Behandlungsmöglichkeiten für bakterielle Infektionen liefern. Aber die Ergebnisse könnten auch zu einer höheren Stammsicherheit führen, indem die Überlebensfähigkeit der Stämme herabgesetzt und unerwünschte Nebenwirkungen, die bei allen natürlichen Organismen vorkommen, verringert werden. Das wiederum könnte sowohl die unbeabsichtigte Übertragung von Genen als auch ungewollte Wechselwirkungen mit Umwelt, Menschen oder Produkten verringern. Das Projekt wird im Rahmen des Themenbereichs "Wissensgestützte Biowirtschaft" des Siebten Rahmenprogrammes (RP7) unterstützt. Unter der Leitung des französischen Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) veränderten und reduzierten die Projektpartner unter Einsatz computergestützter und experimenteller Biologie mit neuen Hochdurchsatz-Methoden das Chromosom dieses bestimmten Stamms, d. h. " die Karte". Das Team erzeugte und erfasste Hunderte von Deletionsstämmen (Stämme, in denen ein Teil eines Einzelchromosoms verloren gegangen ist) und durchsuchte diese in einem Hochdurchsatz-Screening auf antimikrobielle Ziele und andere Anwendungen. Das BASYNTHEC-Team entwickelte auch Synthesewege für die Proteintranslation und für die Produktion von Vitamin B5, sodass die Wissenschaftler ihr volles Potenzial testen konnten. Eine auf diesen Forschungsarbeiten basierende Patentanmeldung wurde eingereicht. Das Konsortium ging von der Überzeugung aus, dass sowohl neue antimikrobielle Mittel für die Behandlung bakterieller Infektionen als auch Ziele in der Bakterienzelle für die antimikrobiellen Wirkstoffe identifiziert werden müssen. Mit Hilfe der in der Studie erzeugten Deletionsstämme konnten die Wissenschaftler ermitteln, welche Stämme gegenüber Sublancin 168, einem durch B. subtilis ausgelösten, antimikrobiellen Peptid, resistent sind, das in der Lage ist mehrere bestimmte Organismen zu zerstören. Viele Unternehmen stellen Enzyme für die Pharmaindustrie her. Die Bacillus-Art wird bereits aufgrund der niedrigen Kosten und der Effizienz der Produktionsketten geschätzt, jedoch herrscht ein Verbesserungspotenzial - z. B. durch die Beseitigung unerwünschter Nebenwirkungen während der Produktion. Das Team hofft, durch die Kombination des BASYNTHEC-Modellsystems mit validierten und weniger komplexen Bakterienstämmen Wissenschaftler dazu zu ermutigen, es als generische biotechnologische Plattform zu nutzen, um eine bessere Kontrolle und Veränderungen des Zellstoffwechsels während des Industrieprozesses zu ermöglichen. Im BASYNTHEC-Team arbeiten Experten vom Novozymes A/S (Dänemark), INRA Transfert (Frankreich), Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald (Deutschland), Academisch Ziekenhuis Groningen (Niederlande), DSM Nutritional Products (Schweiz), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Schweiz) und der University of Chicago (Vereinigte Staaten).Weitere Informationen sind abrufbar unter: BASYNTHEC: http://www.basynthec.eu/ Institut National de la Recherche Agronomique (INRA): http://www.inra.fr/en/
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