Bakterien- Ruhe ist eine Überlebensstrategie als Reaktion auf eine stressige Exposition gegenüber Antibiotika, die ein Patient zur Behandlung einnimmt. Die ruhenden Zellen werden gegenüber Antibiotika tolerant, werden langsamer abgetötet und überleben manchmal. Dies wird als „Antibiotikatoleranz“ bezeichnet und unterscheidet sich von der Antibiotikaresistenz Bakterien wachsen in Gegenwart von Antibiotika. Chronische oder rezidivierende Infektionen werden auf eine Antibiotikatoleranz zurückgeführt, für die es keine wirksame Behandlung gibt. Eine Phagentherapie wird seit langem in Betracht gezogen, aber die ruhenden Bakterienzellen reagieren nicht auf bekannte Bakteriophagen und sind resistent. Wissenschaftler der ETH Zürich haben einen neuen Bakteriophagen identifiziert, der sich auf einzigartige Weise auf tiefen Kulturen von Pseudomonas aeruginosa in der stationären Phase repliziert. Dieser Bakteriophage mit dem Namen „Paride“ könnte tief ruhende P. aeruginosa durch direkte lytische Replikation abtöten. Interessanterweise reduzierte dieser neuartige Phagen die Bakterienlast durch Phagen-Antibiotikum-Synergie, wenn den Kulturen das Antibiotikum Meropenem zugesetzt wurde. Offenbar könnte der neuartige Phage Schwachstellen in der Physiologie ruhender Bakterien ausnutzen, um die Antibiotikatoleranz zu überwinden. Diese Schwachstellen könnten Ziele einer neuen Behandlung chronischer Infektionen sein, die durch ruhende oder inaktive Bakterien verursacht werden.
Die meisten Bakterien auf der Erde befinden sich in einem Ruhezustand mit reduzierter Stoffwechselaktivität oder in einer völlig inaktiven Sporenform. Solch Bakteriell Zellen können leicht wiederbelebt werden, wenn benötigte Nährstoffe und Moleküle verfügbar sind.
Bakterien- Ruhe oder Inaktivität ist die Überlebensstrategie als Reaktion auf belastende äußere Umweltbedingungen wie Hunger oder die Exposition gegenüber Antibiotika, die ein Patient zur Behandlung einnimmt. Im späteren Fall werden die ruhenden Zellen tolerant gegenüber Antibiotika, da zelluläre Prozesse, auf die die Antibiotika abzielen, abgetötet werden Bakterien werden abgelehnt. Dieses Phänomen nennt man „Antibiotika-Toleranz' In diesem Fall werden Bakterien langsamer abgetötet und überleben manchmal (anders als im Fall von Antibiotika Resistenz wenn Bakterien in Gegenwart von Antibiotika wachsen). Chronische oder wiederkehrende Infektionen werden auf ruhende Antibiotika-tolerante Bakterienzellen zurückgeführt, die oft als „Persister“ bezeichnet werden und für die es keine wirksame Behandlung gibt.
Phagentherapie mit Bakteriophagen oder Phagen (d. h. Viren das älter Bakterien) wird seit langem zur Behandlung chronischer Infektionen durch ruhende oder inaktive Patienten in Betracht gezogen Bakterien Dieser Ansatz funktioniert jedoch, wenn host Bakteriell Zellen wachsen. Das Ruhende oder Inaktive Bakteriell Zellen reagieren jedoch nicht auf die Bakteriophagen und sind resistent gegen diese, die entweder die Adsorption an die Bakteriophagen vermeiden Bakteriell Zelloberflächen oder überwintern in den ruhenden Zellen bis zur Wiederbelebung.
Bekannte Bakteriophagen verfügen nicht über die Fähigkeit, antibiotikatolerante, tief ruhende oder inaktive Bakteriophagen zu infizieren Bakterien. Es wurde angenommen, dass es bei gegebener Vielfalt in der Natur Phagen geben könnte, die in der Lage sind, ruhende Zellen zu infizieren. Forscher haben nun erstmals einen solchen neuartigen Bakteriophagen identifiziert.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler von ETH Zürich berichten über die Isolierung eines neuen Bakteriophagen, der sich in tiefen Kulturen der stationären Phase von eindeutig repliziert Pseudomonas aeruginosa im Labor. Sie haben diesem Bakteriophagen einen Namen gegeben Paride. Dieser Phagen könnte tief ruhende Bakterien töten P. aeruginosa durch direkte lytische Replikation. Interessanterweise reduzierte dieser neuartige Phagen die Bakterienlast durch Phagen-Antibiotikum-Synergie, wenn ihm das Antibiotikum Meropenem zugesetzt wurde P. aeruginosa-Phagenkulturen.
Offenbar könnte der neuartige Phage Schwachstellen in der Physiologie ruhender Bakterien ausnutzen, um die Antibiotikatoleranz zu überwinden. Diese Schwachstellen könnten Ziele einer neuen Behandlung chronischer Infektionen sein, die durch ruhende oder inaktive Bakterien verursacht werden.
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Referenz:
- Maffei, E., Woischnig, AK., Burkolter, MR et al. Phage Paride kann ruhende, Antibiotika-tolerante Zellen von Pseudomonas aeruginosa durch direkte lytische Replikation abtöten. Nat Commun 15, 175 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-023-44157-3
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