Neue „Superkräfte“ für das Reserveantibiotikum Vancomycin?

Forscher in der Abteilung für Chemie des The Scripps Research Institute (TSRI) im kalifornischen La Jolla beschäftigen sich seit vielen Jahren mit der Weiterentwicklung des Reserveantibiotikums Vancomycin. Jetzt ist es ihnen gelungen, eine dreifach modifizierte Version mit erheblich verbesserten Eigenschaften herzustellen. Über die neue Errungenschaft hat die Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America berichtet.

Reserve und für viele die letzte Hoffnung

Das Glykopeptid-Antibiotikum Vancomycin wird zur Therapie von Infektionen mit grampositiven Bakterien eingesetzt. Deren Zellwand besteht aus parallel angeordneten Peptidoglykansträngen und diese wiederum aus einem Zuckerrückgrat und einer Oligopeptid-Seitenkette. Um eine optimale Stabilität zu erreichen, werden jeweils zwei Peptidseitenketten miteinander verbunden. Dadurch bekommt die Zellwand eine flächige Netzstruktur. Vancomycin lagert sich an das freie C-terminale Ende der Peptidseitenkette an und verhindert so die enzymatische Quervernetzung des Peptidoglykans. Bakterien haben einen relativ hohen osmotischen Druck, dem die Zellwand ohne die Quervernetzung nicht standhalten kann. Das Bakterium platzt.

Vancomycin wird bereits seit den 1950er-Jahren angewendet und ist bis heute eine wichtige antibiotische Option. Lange galt es als letzte Hoffnung zur Behandlung lebensbedrohlicher Infektionen mit grampositiven kugelförmigen Bakterien (Kokken). Staphylokokken kommen neben Enterokokken häufig in Krankenhäusern als Verursacher nosokomialer Infektionen vor. Doch seit einiger Zeit hat sein Status als „letzte Reserve“ wegen zunehmender Resistenzen Risse bekommen. Ein Ausweg wären Molekülvariationen, die die Resistenzbildung ausschalten können. 

„Magisches“ Antibiotikum

Der Leiter des Forscher-Teams vom TSRI Dale Boger bezeichnet Vancomycin wegen seiner nachgewiesenen Potenz gegen Infektionen als „magisch“ und als idealen Ausgangspunkt für die Entwicklung besserer Antibiotika. In früheren Studien war es ihm und seinen Kollegen bereits gelungen, zwei Modifikationen des ursprünglichen Vancomycin-Moleküls (Vancomycin 1.0) herzustellen und es damit noch potenter zu machen (Vancomycin 2.0).

In der aktuellen Studie haben die Wissenschaftler jetzt noch eine dritte Modifikation hinzugefügt, die auf eine neue Art und Weise mit der Zellwand der Bakterien interferiert (Vancomycin 3.0). „Die neue Version macht Vancomycin zu dem ersten Antibiotikum mit drei unabhängigen Wirkmechanismen“, betont Boger. Kombiniert mit den vorherigen Modifikationen soll diese Veränderung nach den Experimenten der Wissenschaftler eine 1000-fache Erhöhung der Aktivität von Vancomycin gegenüber der Urspungsversion bringen. Dies bedeutet, dass deutlich geringere Dosen nötig wären, um Infektionen zu bekämpfen.