Die stille Pandemie: Können wir antimikrobielle Peptide nutzen, um antimikrobieller Resistenz zu begegnen?

Europäischer Antibiotika-Awareness-Tag (EAAD) findet jedes Jahr am 18. November statt. Er wurde 2008 vom Europäischen Zentrum für die Prävention und Kontrolle von Krankheiten ins Leben gerufen und hat das Ziel, das Bewusstsein für das globale und zunehmend drängende Problem der antimikrobiellen Resistenz (AMR) zu schärfen. Don Whitley Scientific/ Meintrup DWS anerkennt diesen Tag, indem untersucht wird, ob antimikrobielle Peptide eine Lösung sein könnten.

Die Notwendigkeit für neuartige antimikrobielle Wirkstoffe wird immer dringlicher, da die AMR-Werte weltweit steigen. Aufgrund der unzureichenden Ergebnisse traditioneller antimikrobieller Behandlungen werden alternative Therapien zunehmend anerkannt, darunter antimikrobielle Peptide (AMPs) [1]. AMPs sind bereits vorhandene, natürlich vorkommende Moleküle, die seit sehr langer Zeit im Genpool von Bakterien universell vorhanden sind und die erste Verteidigungslinie für eine Vielzahl von Organismen darstellen [1]. Sie erweisen sich als vorteilhaft als alternative Behandlung, da sie eine breite Wirksamkeit gegen sowohl gramnegative als auch grampositive Bakterien sowie gegen Pilze aufweisen; zusätzlich macht ihre geringe Immunogenität und Mutagenität sie zu einem positiven Kandidaten für die Bekämpfung multiresistenter Krankheitserreger [1]. Forschungen haben gezeigt, dass die Genomik der AMPs entscheidend für das Verständnis ihrer Wirksamkeit und Fähigkeit zur maximalen antimikrobiellen Aktivität ist; beispielsweise hängt die Aktivität vom Gehalt an lipophilen Gruppen und nicht von der Aminosäuresequenz ab [1]. Metagenomik ist daher ein wichtiges Forschungsfeld geworden.

Laverty et al. stellten fest, dass das Lipopeptid C12-OOWW-NH2 eines der potentesten antimikrobiellen Mittel war, jedoch gibt es aufgrund seiner synthetischen Natur eine umstrittene Präferenz für natürlich vorkommende Peptide [2]. Infolgedessen wurde in diesem Jahr die Studie von Megaw et al. veröffentlicht, die darauf abzielte, natürlich vorkommende Peptide mit denselben strukturellen Eigenschaften wie C12-OOWW-NH2, aber auch mit derselben Potenz zu identifizieren [1]. Sie wählten mehrere Peptide zur Synthese aus und testeten diese gegen eine Reihe von Bakterienstämmen, darunter Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus und Clostridium perfringens [1]. Alle Stämme wurden bei 37 °C aerob inkubiert, mit Ausnahme von C. perfringens, das in einem Whitley-Anaerob-Arbeitsplatz mit einer Atmosphäre von 80 % N2, 10 % CO2 und 10 % H2 gezüchtet wurde [1]. Die antimikrobielle Aktivität wurde anhand von Hemmzonen und minimalen Hemmkonzentrationen unter Verwendung der Brühe-Mikrodilutionstechnik bestimmt [1]. Darüber hinaus untersuchten sie, wie Modifikationen an ihren Peptiden die antimikrobielle Aktivität beeinflussten, und fanden heraus, dass die Verlängerung des Peptids und die Einbeziehung eines C-terminals die Aktivität verstärkten [1]. Ein vielversprechender Kandidat namens PB2-10aa-NH2 wurde identifiziert, und durch Modifikationen wurde eine verbesserte Thermostabilität und Löslichkeit sowie ein synergistischer Effekt mit Ethanol erzielt [1]. Dies ist ermutigend, da die Einbettung des Wirkstoffs in die Phospholipid-Doppelschicht eine starke Korrelation mit der antimikrobiellen Aktivität aufweist [1]. Letztendlich wäre es vorzuziehen, wenn eine natürliche AMP-Alternative zum potenten synthetischen AMP verfügbar wäre, weshalb die Forschung dieser Art äußerst wichtig ist.

Positive Ergebnisse in der AMR-Forschung, wie sie aus metagenomischen Studien gewonnen wurden, geben Hoffnung, dass wir AMR reduzieren und möglicherweise eines Tages das Problem ein für alle Mal lösen können.

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Referenzen:

1. Megaw J, Skvortsov T, Gori G, Dabai AI, Gilmore BF, Allen CCR. Eine neuartige bioinformatische Methode zur Identifizierung antimikrobieller Peptide in Metagenomen. Journal of Applied Microbiology. 2024 Feb 21;135(3):lxae207.
2. Laverty G, McLaughlin M, Shaw C, Gorman SP, Gilmore BF. Antimikrobielle Aktivität von kurzen, synthetischen kationischen Lipopeptiden. Chemical Biology & Drug Design. 2010 Mar 30;75(6):563–9.