Antibiotika in menschlichen Körperbakterien gefunden

Forscher haben entdeckt, dass das menschliche Mikrobiom - die Ansammlung von Mikroorganismen, die in und auf unserem Körper leben - mehr als 3.000 Cluster bakterieller Gene mit Bauplänen für den Aufbau zellulärer Fabriken enthält, die arzneimittelähnliche Moleküle bilden. In einer Studie veröffentlicht in ZelleSie zeigen, wie ein Gencluster von Bakterien, die in der Vagina leben, für Enzyme kodiert, die ein Antibiotikum namens Laktocillin herstellen können.

Die traditionelle Sichtweise, wie Antibiotika entstehen, ist, dass Pharmaunternehmen sie entwickeln, die Bundesbehörden sie genehmigen, Ärzte sie verschreiben und dann nehmen wir sie, um die Fehler zu beseitigen, die sie bekämpfen sollen.

Aber diese neue Studie zeigt ein überraschendes alternatives Szenario: Bakterien in und auf unserem Körper sind bereits damit beschäftigt, winzige Fabriken zu schaffen, die Antibiotika genauso leistungsfähig machen und auf spezifische Krankheitserreger zielen, wie sie von Pharmaunternehmen hergestellt werden.

Mikrobiom ist nicht zufällig, sondern hat sich mit Wirten entwickelt

Eine der bemerkenswertesten biologischen Entdeckungen der letzten Zeit ist das menschliche Mikrobiom, die Billionen von Mikroben, die im und am menschlichen Körper leben. Während sie weiter erforschen und es besser verstehen, haben Wissenschaftler erkannt, dass das menschliche Mikrobiom nicht zufällig ist und eine Rolle in vielen grundlegenden Lebensprozessen spielt.

Während die Forscher seit langem wissen, dass Bakterien im und am menschlichen Körper leben, hat sich die traditionelle Mikrobiologie typischerweise auf einzelne Arten konzentriert und sie als isolierte, kultivierbare Einheiten betrachtet. Aber jüngste Fortschritte bei Technologien wie der DNA-Sequenzierung haben ein anderes Bild ergeben - dass Mikrobenarten als Gemeinschaften leben, die sich über Jahrmillionen eng mit ihren Wirten entwickelt haben.

Unsere Bakterien sind an einer Vielzahl von Stoffwechsel- und Entwicklungsprozessen beteiligt, von der Verdauung der Nahrung bis zur Vitaminsynthese. Kürzlich haben Wissenschaftler sogar vorgeschlagen, dass das Darmmikrobiom Hinweise auf Autismus geben könnte.

Das menschliche Mikrobiom kann eine reiche Quelle natürlich vorkommender Arzneimittel sein

In dieser neuesten Studie schlagen die Forscher vor, dass das menschliche Mikrobiom eine reiche Quelle natürlich vorkommender Medikamente zum Schutz der Gesundheit sein könnte.

Senior Autor Michael Fischbach, Assistenzprofessor für Bioengineering an der School of Pharmacy der University of California San Francisco, sagt, während Wissenschaftler entdeckt haben, dass Krankheit entsteht, wenn Mikrobiom Artenvielfalt und Häufigkeit unterscheidet sich vom normalen Bereich, die Identifizierung von Molekülen, die Kontrolle Wechselwirkungen zwischen den Bakterien und den Wirtszellen sind zurückgeblieben, und wir sind uns bisher nur einer Handvoll davon bewusst.

In gewisser Weise sollte es nicht überraschen, dass unsere Mikrobiome Medikamente herstellen. Prof. Fischbach, der auf die Entdeckung interessanter Moleküle aus Mikroben spezialisiert ist, sagt, dass etwa ein Drittel aller Medikamente von Mikroben und Pflanzen stammt. Dazu gehören Antibiotika wie Penicillin, viele Chemotherapeutika und Medikamente zur Senkung des Cholesterinspiegels.

In seiner Studie haben er und seine Kollegen die Struktur von Lactocillin, einer antibiotischen Verbindung, die von einer gewöhnlichen Bakterienspezies produziert wird, gereinigt und gelöst. Lactobacillus Gasseri, gefunden in mikrobiellen Kolonien in der Vagina.

Lactocillin ist eng mit Antibiotika verwandt, die Pharmaunternehmen bereits testen. Es tötet mehrere Bakterien, die die Vagina infizieren, während harmlose Mikroben intakt bleiben.

Zukünftige Studien sollten molekulare Veränderungen im Mikrobiom untersuchen

In ihrer Studie nutzte das Team einen von ihnen entwickelten Algorithmus namens ClusterFinder, um Cluster von bakteriellen Genen zu identifizieren, die koordiniert in Gang gesetzt werden, um die Produktion von Molekülen zu steuern, die beim Menschen biologisch aktiv sind.

Als sie es zur systematischen Analyse von Genomen aus Mikrobiomarten und Daten zur Genaktivität von menschlichen Proben verwendeten, identifizierten sie 3.118 verschiedene Cluster bakterieller Gene, die in verschiedenen Teilen des menschlichen Körpers vorkommen.

Die von ihnen identifizierten Gencluster kodieren für Enzyme, die wirkstoffähnliche Moleküle produzieren, die in bekannte Wirkstoffklassen von Pharmafirmen passen.

Sie fanden auch heraus, dass das Ausmaß der Analyse, die zur Identifizierung von Bakterien in menschlichen Mikrobiomen verwendet wird, nicht detailliert genug ist, um spezifisch zu zeigen, welche Moleküle von welchen Bakterien gebildet werden. Verschiedene Arten bilden unterschiedliche Moleküle, und sogar die Stämme innerhalb jeder Spezies unterscheiden sich in den Molekülen, die sie produzieren, sagt Prof. Fischbach, der erklärt:

"Wir müssen lernen, was diese Moleküle sind und was sie tun. Dies könnte einen Pool von Molekülen mit vielen verlockenden Kandidaten für die Arzneimitteltherapie darstellen. Es ist seit mehreren Jahren klar, dass Variationen und Veränderungen im menschlichen Mikrobiom interessante Auswirkungen auf den Menschen haben Wirt, und jetzt können wir beginnen zu bestimmen, warum dies auf molekularer Ebene wahr ist. "

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