Wie sich Superbugs schnell entwickeln

12.10.2018 - Großbritannien

Ein wissenschaftlicher Durchbruch hat eine neue Art der Bakterienentwicklung aufgedeckt, die mindestens 1.000 mal effizienter sein soll als jeder derzeit bekannte Mechanismus. Die Erkenntnisse werden den Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie sich Superbugs schnell entwickeln und zunehmend antibiotikaresistent werden können.

Die Forschung, die von der University of Glasgow und der National University of Singapore geleitet und in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, hat eine bisher unbekannte Methode der genetischen Transduktion gefunden - den Prozess, durch den sich Bakterien zu potenziell tödlichen Superbugs zu entwickeln beginnen.

Der neue Prozess trägt den Namen Lateral Transduction und verbindet nun die beiden bekannten Methoden der Transduktion: Generalisierte und spezialisierte Transduktion, beide entdeckt vom amerikanischen Wissenschaftler Joshua Lederberg, der für seine Arbeit mit Bakterien den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt.

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Mit dem Bakterium Staphylococcus aureus konnten die Wissenschaftler zeigen, dass diese neue, natürlich vorkommende Transduktionsmethode mindestens tausend Mal effizienter ist als die generalisierte Transduktion, die derzeit bekannteste Methode.

Aufgrund der Effizienz der lateralen Transduktion spekulieren Wissenschaftler, dass es sich wahrscheinlich um die wirkungsvollste Art der Transduktion handelt, die bei Bakterien während ihres Evolutionsprozesses auftritt.

Professor José R. Penadés von der Universität Glasgow sagte: "Das ist eine unglaublich aufregende und bedeutende Entdeckung. Wir konnten zeigen, dass sich Bakterien auf eine neue Art und Weise entwickeln. Mit dem Aufstieg der Superbugs, die zunehmend antibiotikaresistent sind, war die Bedeutung des Verständnisses der Mechanismen der bakteriellen Evolution noch nie so wichtig.

"Die laterale Transduktion ist ein ganz natürlicher Prozess, und wir glauben, dass sie auch bei anderen Bakterien als Staphylococcus aureus vorkommt. Das ist ein Wendepunkt in Bezug auf das Verständnis der bakteriellen Evolution."

Die bakterielle Transduktion ist ein Prozess, bei dem Viren Bakterien infizieren. Als Folge dieses Mechanismus wandert die bakterielle DNA von einem zum anderen Bakterium, was zu Mutationen und Evolutionen führt und oft immer tödlichere und antibiotikaresistente Keime produziert.

Die laterale Transduktion ist einzigartig in ihrer Effizienz. Dabei werden so viele Gene übertragen, dass Wissenschaftler ganze Abschnitte des Bakterienchromosoms theoretisiert haben, die gleichzeitig zu anderen Bakterien mobilisiert werden. Dies könnte helfen, das schnelle Tempo zu erklären, mit dem sich Superbugs entwickeln können.

Diese Forschung stellt auch das aktuelle wissenschaftliche Denken in diesem Bereich in Frage, das davon ausgeht, dass nur mobile genetische Elemente, nicht aber die bakteriellen Chromosomen, mit hohen Frequenzen übertragen werden können. Jetzt glauben Wissenschaftler, dass die laterale Transduktion die Fähigkeit hat, ganze Abschnitte des bakteriellen Chromosoms zu bewegen, einschließlich besonders tödlicher Abschnitte, die als pathogene Inseln bezeichnet werden und für Virulenz und Antibiotikaresistenz verantwortlich sind.

Assistant Professor John Chen, von der National University of Singapore, sagte: "Phagen sind bei weitem die häufigsten biologischen Wesen auf dem Planeten, und die Bedeutung der genetischen Transduktion als einer der Haupttreiber der mikrobiellen Evolution war noch nie so deutlich wie mit der Entdeckung der lateralen Transduktion."

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