Anti-infektive Naturstoffe

Episode von InFact - Der HZI-Podcast. Wissenschaft, die ansteckt. von HZI - Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH · 23. April 2024 · 24 min

Die Abteilung „Antiinfectiva aus Microbiota“ von Prof. Christine Beemelmanns fokussiert sich auf die Identifizierung und funktionelle Analyse von neuartigen anti-infektiven Naturstoffen aus mikrobiellen Gemeinschaften. Ko-Kultivierungsstudien sowie zellbasierte Assays in Kombination mit chemisch-analytischen und molekularbiologischen Methoden werden zur Evaluierung neuer mikrobieller Naturstoff-Produzenten verwendet. Zur Strukturaufklärung der sekretierten Naturstoffe wendet die Gruppe etablierte und innovative metabolomische, aktivitäts- und genomgeleitete Methoden an. Basierend auf den isolierten Naturstoffen erfolgt die funktionale Analyse und Evaluierung ihres Wirkspektrums. Die Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) in Saarbrücken, einem Standort des HZI in Kooperation mit der Universität des Saarlandes.

Die Verbreitung von Antibiotika-resistenten humanpathogenen Bakterien ist eine zunehmende Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Daher sind die Entwicklung neuer Anti-Infektiva sowie ein verbessertes Verständnis ihrer Funktion und Wirkungsweise dringend notwendig. Eine vielversprechende Quelle für neue Wirkstoffe sind Mikroorganismen. Mikrobielle Gemeinschaften (Mikrobiota / Mikrobiom) setzen sich aus einer Vielzahl verschiedener Bakterien, Pilze und Vertreter ein- und wenigzelliger Eukaryoten sowie Viren, zusammen. Diese Gemeinschaften befinden sich unter anderem auf menschlichen, tierischen und pflanzlichen Gewebeoberflächen, wo sie essenzielle Funktionen für den Wirt einnehmen können. Die Zusammensetzung der Mikrobiota korreliert in vielen Fällen mit ihrer Lokalisation und damit ihrer Funktion. Mikroorganismen regulieren und manipulieren ihr Zusammenleben durch die Aussendung von bioaktiven Naturstoffen. Mikrobielle Naturstoffe können antibiotisch wirken, um die Produzenten zu schützen, können aber auch als zelluläres Signal wirken, als Morphogen für den Wirtsorganismus oder als Nährstoff verstoffwechselt werden. Die chemischen Strukturen vieler dieser Naturstoffe sind jedoch unbekannt, und damit sind ihre natürliche Funktion sowie ihr Einfluss auf die Mikrobiota und mögliche Anwendungspotenziale bis heute nur sehr wenig erschlossen.

Da Naturstoffe wichtige Funktionen in mikrobiellen Interaktionen spielen, ist ihre Produktion eng mit der Zusammensetzung der Mikrobiota verknüpft. Die Beemelmanns-Gruppe analysiert repräsentative mikrobielle Gemeinschaften, um diesen chemischen Raum zu erschließen.

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