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16.01.2012

Alexander Titz: Molekül-Design gegen antibiotikaresistente Bakterien

Pseudomonas aeruginosa ist ein Erreger, der vor allem in Krankenhäusern mehr und mehr Opfer findet. Das Bakterium kann Atem- und Harnwegsinfekte, sowie Infektionen an Implantaten und Wunden hervorrufen. Es lebt in einer Art Schleimschicht, dem sogenannten Biofilm, was seine Resistenz gegenüber Antibiotika erhöht. Die Bekämpfung von Pseudomonas aeruginosa ist daher eine schwierige Herausforderung. Dr. Alexander Titz von der Universität Konstanz hat es sich zusammen mit seiner Arbeitsgruppe zum Ziel gesetzt, mit Hilfe des strukturbasierten und rationalen Designs von Kohlenhydrat-Konjugaten den Erreger unschädlich zu machen.

Dr. Alexander Titz, Chemiker an der Universität Konstanz
Dr. Alexander Titz, Chemiker an der Universität Konstanz (© privat)

Antibiotika galten lange Zeit als stärkste Waffe gegen Bakterien und die von ihnen verursachten Infektionen. Doch seit Jahren wächst ihre Resistenz immer weiter und weiter. Der Grund dafür ist, dass sich Bakterien durch sehr kurze Generationszeiten auszeichnen, wodurch Mutationen, die eine Resistenz mit sich bringen, schnell auftreten können. Außerdem sind Bakterien durch den verbreiteten, nicht immer korrekten Einsatz von Antibiotika einem größeren Selektionsdruck ausgesetzt. Die dabei gebildeten Resistenzen sichern dem Bakterium einen Überlebensvorteil und lassen Antibiotika unwirksam werden. „Heutzutage werden Antibiotika sehr oft falsch eingesetzt, zum Beispiel bei viralen Infektionen, wogegen sie unwirksam sind. Aber auch zu kurze Einnahmezeiträume sind häufig, so dass nicht alle Bakterien abgetötet werden“, erklärt Dr. Alexander Titz, Biochemiker an der Universität Konstanz. Im Allgemeinen werden heutzutage nur sehr wenig neue Antibiotika entwickelt, wodurch die Zahl multiresistenter Bakterien zwangsläufig zunehmen wird.

Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen

Mit seiner Arbeitsgruppe befasst sich Dr. Alexander Titz mit Pseudomonas aeruginosa, ein gegen viele Antibiotika resistenter Erreger, der am vierthäufigsten in Krankenhäusern zu Infektionen führt. „Das Bakterium kann zum Beispiel bei Implantaten, künstlich beatmeten Patienten oder offenen Wunden Biofilme bilden, wodurch es sich gegen Antibiotika schützen und so zu chronischen Infektionen und einer sehr hohen Mortalität führen kann“, bemerkt Titz. Bei beatmeten Patienten werden durch das Einführen eines Fremdkörpers in die Lunge auch Keime eingebracht, wobei das normale Aushusten von Fremdmaterial, wie Bakterien, nicht mehr funktioniert. Es ist wahrscheinlich, dass die Erreger sowohl die Oberfläche der Lunge als auch die der Schläuche besiedeln, was dann zu Lungenentzündungen führen kann. Pseudomonas aeruginosa ist außerdem eines der häufigsten Probleme bei Mukoviszidose-Patienten. Bei den Betroffenen führt eine chronische Infektion mit Biofilmbildung in ihrer Lunge häufig zu Lungenversagen und zum Tod.

„Einen Biofilm muss man sich als eine Ansammlung von Bakterien vorstellen, die auf einer Oberfläche, sei es Implantat oder Gewebe in der sogenannten extrazellulären Matrix, eingebettet sind. Solche Biofilme werden unter anderem durch Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen gebildet, worauf unser Hauptaugenmerk liegt“, sagt Dr. Titz. Der Biofilm dient dem Bakterium als ein physikalischer Schutz sowohl gegenüber dem körpereigenen Immunsystem als auch gegen eine Antibiotikabehandlung. „Typischerweise dauern solche Behandlungen 5 bis 10 Tage, und nach dem Absetzen der Medikation können dann sogenannte Persisterzellen aus dem Biofilm wieder eine akute Infektion entwickeln“, erklärt der Chemiker. Dieses Phänomen, wenngleich auch meistens durch andere Erreger ausgelöst, ist häufig die Ursache von chronischen Harnwegsinfektionen, die vor allem Frauen betreffen.

Zur Person:
Während seines Studiums setzte sich Dr. Titz mit der organischen Synthese von Naturstoffen auseinander. Wichtige Erfahrungen sammelte er während seines einjährigen ERASMUS-Aufenthalts in Bordeaux, Frankreich, bei Prof. Stéphane Quideau. 2004 legte er bei der Novartis Pharma AG bei Dr. Marcel Blommers und Prof. Boris Schmidt von der TU Darmstadt seine Diplomarbeit ab. Auf dem Gebiet der medizinischen Chemie von Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen promovierte er schließlich 2008 an der Universität Basel bei Prof. Beat Ernst. Nachdem er seinen Doktorgrad erreicht hatte, beschäftigte er sich an der ETH Zürich bei Prof. Markus Aebi mit dem Bereich der Molekular- und Mikrobiologie von Kohlenhydrat-Protein-Interaktionen. Seit 2010 ist Dr. Alexander Titz als Gruppenleiter im Fachbereich Chemie der Universität Konstanz und als Mitglied des Zukunftskollegs tätig.

Ein Beitrag von:
Logo Region BioLago
Philipp Sowa - 16.01.2012
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH

Weitere Informationen zum Beitrag:

Dr. Alexander Titz
Universität Konstanz
Tel.: +49 (0)7531/ 88 - 5628
E-Mail: alexander.titz(at)uni-konstanz.de

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