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Bei der Suche nach neuen Antibiotika geht Gregor Fuhrmann neue Wege: Er will Bodenbakterien dazu anregen, Wirkstoffe gegen krankmachende Keime zu produzieren. Dabei arbeitet der Arzneimittelforscher mit winzigen Bakterien-Vesikeln. Für seine Pionierforschung am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) zeichnet ihn der Europäische Forschungsrat (ERC) mit dem renommierten ERC Starting Grant aus. Sein Projekt wird über fünf Jahre mit 1,5 Millionen Euro gefördert.
Früher hielt man sie fälschlicherweise für „Zellabfall“, inzwischen sind sie in den Fokus der Wissenschaft gerückt: winzige Bläschen, die Körperzellen, aber auch Bakterien von ihrer Oberfläche abschnüren. „Diese so genannten extrazellulären Vesikel enthalten Botenstoffe, über die Zellen miteinander kommunizieren“, erläutert Gregor Fuhrmann, Juniorprofessor an der Universität des Saarlandes und Leiter der Nachwuchsgruppe „Biogene Nanotherapeutika“ am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung (HIPS). Das Institut auf dem Uni-Campus ist ein Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI). Hier geht der Apotheker und Arzneimittelforscher der Frage nach, ob man Bakterien-Vesikel zur Bekämpfung von Infektionen einsetzen könnte, beispielsweise indem sie als „Wirkstofftaxi“ genutzt werden.
Im Mittelpunkt des nun geförderten Projekts steht ebenfalls die Infektionsbekämpfung mittels Bakterien-Vesikeln – insbesondere eine von Fuhrmann und seinem Team nachgewiesene besondere Eigenschaft dieser Vesikel: Sie übernehmen den Transport von antibiotisch wirkenden Naturstoffen, die „ihre“ Bakterien im Kampf gegen Konkurrenten produzieren. Gemeinsam mit dem Team um Professor Rolf Müller, Leiter der Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“ am HIPS, konzentrieren sich Fuhrmann und seine Arbeitsgruppe dabei auf die Gruppe der Myxobakterien. Diese Bodenbakterien, die für den Menschen ungefährlich sind, produzieren eine Vielzahl von Naturstoffen, die eine antibiotische Wirkung entfalten und damit als Ausgangsstoffe für neue Antibiotika interessant sind.
„Unsere Idee ist es, Myxobakterien dazu anzuregen, Wirkstoffe gegen spezifische krankmachende Keime zu produzieren – und diese dann aus den Bakterien-Vesikeln zu gewinnen. Dies könnte ein wichtiger Schritt hin zu einer personalisierten Therapie werden“, sagt Gregor Fuhrmann.
In ihren Vorexperimenten kultivierten die Saarbrücker Forscher ein krankmachendes Bakterium und isolierten anschließend dessen „Kulturüberstand“, also die bakterienfreie Nährlösung. „In diese Nährlösung haben wir Myxobakterien gegeben, von denen wir wissen, dass sie eine bestimmte antibiotisch wirkende Stoffgruppe herstellen“, berichtet Fuhrmann. Die dann folgende Beobachtung sei vielversprechend: „Wir konnten zeigen, dass die Myxobakterien durch die Zugabe des Überstandes dazu angeregt wurden, Vesikel mit einer ‚höheren antibiotischen Aktivität‘ zu produzieren“, fasst Fuhrmann das Ergebnis zusammen. „Das bedeutet, dass die gleiche Anzahl von Vesikeln entweder eine größere Menge des antibiotischen Wirkstoffs enthält oder ein anderes Antibiotikum – beides im Vergleich zu Vesikeln von nicht-stimulierten Myxobakterien.“
Im Zuge des Projekts, das durch den ERC Starting Grant gefördert wird, wollen die Wissenschaftler klären, ob das Konzept auch mit klinischen Keimen, also von Patienten gewonnenen Erregern, funktioniert, um in Richtung einer personalisierten Therapie zu gehen, erläutert Gregor Fuhrmann seine Vision. „Doch selbst wenn das Konzept aufgeht – bis zur tatsächlichen Anwendung ist der Weg immer noch sehr lang“, weiß Fuhrmann.
Kooperationspartner sind Prof. Rolf Müller vom HIPS sowie Jun.-Prof. Daniela Yildiz vom Zentrum für Human- und Molekularbiologie (ZHMB) und der Zahnmediziner Prof. Matthias Hannig von der Universität des Saarlandes.
Das vom ERC ausgezeichnete Forschungsprojekt „Gels4Bac“ („Pathogen-responsive hydrogels release antimicrobial vesicles for local infection treatment“) startet am 1. Februar 2021. Die Fördersumme beträgt 1,5 Millionen Euro, verteilt über fünf Jahre. Die bestehende Arbeitsgruppe kann damit durch zwei neue Doktoranden und einen Postdoc verstärkt werden.
Derzeit wird Gregor Fuhrmann für sein Forschungsvorhaben „NanoMatFutur“ am HIPS vom Ministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert. Im Rahmen dieses Projekts erforscht er das Potenzial von Bakterien-Vesikeln hinsichtlich des gezielten Transports von Wirkstoffen. Ziel ist es, die Behandlung mit Antibiotika effektiver zu machen und ihre Nebenwirkungen zu minimieren.
Weitere Infos: https://www.fuhrmann-lab.de/
Mit einem ERC Starting Grant fördert der European Research Council (ERC) aussichtsreiche Nachwuchsforscher, die einen exzellenten Forschungsvorschlag einreichen. Wie der ERC mitteilte, haben sich in diesem Jahr insgesamt 3272 Forscherinnen und Forscher um einen ERC Starting Grant beworben; davon waren 436 (rund 13 Prozent) erfolgreich.
Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) ist ein Standort des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig. Es wurde 2009 gemeinsam mit der Universität des Saarlandes gegründet, mit dem Ziel, zur Entwicklung neuer Arzneimittel und Therapieoptionen gegen Infektionskrankheiten beizutragen.
Weitere Informationen:
https://erc.europa.eu/news/StG-recipients-2020
Fragen beantwortet:
Jun.-Prof. Dr. Gregor Fuhrmann
Junior Research Group Leader
E-Mail: gregor.fuhrmann@helmholtz-hzi.de
Tel.: +49 681 98806-1500
https://www.fuhrmann-lab.de/
http://www.helmholtz-hzi.de
Für seine Pionierforschung mit Bakterien-Vesikeln ist Gregor Fuhrmann mit dem renommierten ERC Start ...
Oliver Dietze
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology, Medicine
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