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Nanotherapeutics to Treat Antibiotic Resistant Gram-Negative Pneumonia Infections

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Neue Lösungen zur Diagnose und Behandlung antibiotikaresistenter Bakterien

Infektionen durch antibiotikaresistente Bakterien sind ein weitverbreitetes Gesundheitsproblem. Um dagegen anzugehen, hat das EU-finanzierte Projekt PNEUMONP neue Methoden zur Diagnose und Behandlung von Infektionen durch antibiotikaresistente Bakterien entwickelt.

Gesundheit

Ein Patient mit einer bakteriell verursachten Atemwegsinfektion sucht einen Arzt zur Behandlung auf. Der Arzt versucht eine Behandlung mit verschiedenen Arten von Antibiotika, die jedoch ohne Erfolg bleiben. Das liegt daran, dass die Bakterien, die zur Infektion des Patienten geführt haben, gegenüber den gängigsten Antibiotika-Arten auf dem Markt resistent sind. Dies ist bei weitem kein Einzelfall. Jährlich erkranken Millionen Menschen an Infektionen, die durch antibiotikaresistente Bakterien verursacht werden. Das Problem ist inzwischen sogar so sehr verbreitet, dass die Weltgesundheitsorganisation (WHO) es als eine der derzeit größten Gesundheitskrisen weltweit einstuft. Um dieser Krise zu begegnen, hat die Europäische Union zahlreiche Forschungsprojekte finanziert, die sich der Lösung des Problems widmen, darunter auch das Projekt PNEUMONP (Nanotherapeutics to Treat Antibiotic Resistant Gram-Negative Pneumonia Infections). „Ziel des PNEUMONP-Projekts war die Entwicklung einer neuartigen Lösung zur Diagnose und Behandlung von Infektionen durch antibiotikaresistente Bakterien“, so Projektkoordinatorin Iraida Loinaz. Ein besseres Diagnose-Kit Eine Lösung war die Entwicklung eines Diagnose-Kits, das die Bestimmung der infektionsverursachenden Bakterien innerhalb einer einzigen Probe ermöglicht. Das Multiplex-Kit ermöglicht mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ein Screening auf mehr als 30 der wichtigsten antibiotikaresistenten Gene. Da es mit Standardlaborausrüstung kompatibel ist, zeichnet es sich zudem durch relativ geringe Nutzungskosten aus. Dank dieses Kits können Ärzte nun bereits im sehr frühen Krankheitsstadium eine Diagnose stellen, die sofortige Behandlung mit den geeigneten Antibiotika aufnehmen und so womöglich Leben retten. „Mit dem Kit können Ärzte in kurzer Zeit bestimmen, ob eine Infektion mit einem antibiotikaresistenten Bakterium vorliegt, und eine geeignete Behandlung verschreiben – und zwar innerhalb von weniger als drei Stunden statt, wie bei herkömmlichen Methoden, erst nach bis zu 48 Stunden“, erklärt Loinaz. Das Diagnose-Kit wird 2018 die klinische Zulassung erhalten und im Anschluss auf den Markt gebracht werden. Kopplung von Antibiotika mit Nanoträgern Doch was ist mit Bakterien mit extrem hoher Antibiotikaresistenz, gegen die es kein wirksames Antibiotikum zur Behandlung der daraus entstehenden Infektionen gibt? Genau dafür haben die Forscher des PNEUMONP-Projekts neue Antibiotika entwickelt. So untersuchte das Projekt beispielsweise die antibakteriellen Eigenschaften des Peptids M33 und entwickelte eine spezielle Form des Moleküls, die bei Infektionen wie Pseudomonas aeruginosa und Klebsiella pneumoniae bereits Wirksamkeit gezeigt hat. Die Forscher analysierten außerdem das Molekül AA139 als weiteres vielversprechendes antimikrobielles Peptid. Um die wirksame und sichere Freisetzung dieser neuen Antibiotika zu gewährleisten, untersuchten die Forscher auch eine Kopplung der Moleküle M33 und AA139 mit Nanoträgern. Nanoträger sind Nanomaterialien, die Wirkstoffe durch den Körper transportieren. Zum Wirksamkeitsnachweis wurden die neuen Antibiotika in Form von Nanoträgern in Aerosolform dargereicht und gegen ein antibiotikaresistentes Bakterium getestet, das schwere Atemwegsinfekte hervorruft. „Durch das Anheften von Antibiotika an Nanotransporter können verschiedene Kombinationen von Antibiotika ohne erhöhtes Risiko für den Patienten freigesetzt werden“, so Loinaz. „Erste Tests mit verschiedenen Kombinationen belegen, dass dieser Ansatz in der Tat zu einer besseren Wirksamkeit von Antibiotika beiträgt. Zudem zeigten sich auch keine Hinweise auf eine Resistenz gegenüber den neuen Antibiotika.“ Das Projekt hat außerdem ein Herstellungsverfahren entwickelt, das eine skalierbare Herstellung der Nanosysteme ermöglicht – eine entscheidende Voraussetzung, um diese neuen Antibiotika im stark regulierten Pharmasektor zu positionieren. Insgesamt konnte das PNEUMONP-Projekt erfolgreich zeigen, dass sich eine Kopplung von Antibiotika mit Nanoträgern bei der Behandlung bakteriell bedingter Infektionen positiv auswirkt. „Noch sind wir von einem neuen Arzneimittel in der klinischen Phase weit entfernt. Doch wir konnten bereits einige Erkenntnisse über die Systeme gewinnen und sind davon überzeugt, dass die Nanotechnologie zur Konzipierung einer neuen Arzneimittelgeneration beitragen wird“, fügt Loinaz hinzu.

Schlüsselbegriffe

PNEUMONP, Europäische Union, EU, Nanoträger, Antibiotika, antibiotikaresistente Infektionen

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