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Marburg Marburger Forscher verbessern Leuchtfarbstoff
Marburg Marburger Forscher verbessern Leuchtfarbstoff
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00:17 01.08.2018
Die Biochemikerin Dr. Olalla Vázquez (links) und ihre Doktorandin Greta Linden experimentieren im Labor auf den Lahnbergen mit Leuchtfarbstoffen. Quelle: Tobias Hirsch
Marburg

Bakterien, die Infektionen verursachen, lassen sich in der Regel gut mit Antibiotika­ behandeln. Doch einige von ­ihnen sind unempfindlich gegenüber vielen Antibiotika geworden. Solche multiresistenten Erreger stellen weltweit eine zunehmende Gefahr dar. Doch wie schaffen es diese Bakterien, der Bekämpfung mit Antibiotika und dem Immunsystem zu trotzen und zu überleben?

Um diese Überlebensstrategien zu studieren und zu dekodieren, ist es paradoxerweise notwendig, dass diese gefährlichen Krankheitserreger zu Forschungszwecken zunächst einmal am Leben gelassen werden. Doch bislang wurden in der Forschung bei der Analyse der Interaktion der multiresistenten Bakterien mit den Immunzellen Farbstoffe eingesetzt, die größtenteils toxisch auf die Mikroorganismen wirkten. Die Folge war, dass die Bakterien innerhalb weniger Stunden vor allem die Fähigkeiten verloren, sich zu teilen. „Das ist ein entscheidender Nachteil, da so die Interaktion mit dem Immunsystem nicht mehr analysiert werden kann“, sagt Schulte.

Ein Forscherteam der Philipps-Universität Marburg entwickelte jetzt einen Fluoreszenzfarbstoff, der multiresistente Erreger markiert und gleichzeitig ermöglichen soll, deren Interaktion mit Immunzellen detaillierter zu untersuchen. ­Ihre ­Ergebnisse schildert die Forschergruppe im Fachjournal „Angewandte Chemie“.

Humanbiologe Juniorprofessor Dr. Leon Schulte vom Institut für Lungenforschung am Fachbereich Medizin. Quelle: Privatfoto

„Im Zuge der gegenwärtigen Antibiotikakrise hat die Weltgesundheitsorganisation der Erforschung multiresistenter Erreger höchste Priorität eingeräumt“, macht Humanbiologe Juniorprofessor Dr. Leon Schulte vom Institut für Lungenforschung am Fachbereich Medizin die Bedeutung des Themas deutlich. Er hat den Farbstoff gemeinsam mit Chemikerin Juniorprofessorin Dr. Olalla Vázquez vom Fachbereich Chemie entwickelt.

Von der Idee zur Veröffentlichung der Erfindung in der Fachzeitschrift vergingen rund drei Jahre, erläuterte Schulte­ im Gespräch mit der OP. Die Grundidee entwickelten Schulte und Vázquez übrigens beim Aufenthalt anlässlich eines gemeinsamen wissenschaftlichen Aufenthaltes in China.

Dabei stellten die beiden Marburger Forscher fest, dass sich ihre jeweiligen Forschungsgebiete nutzbringend in einem interdisziplinären Forschungsprojekt verbinden könnten.

Leuchtmarkierung lässt Bakterien am Leben

Während Schulte in der Lungenforschung „Bakterielle Infektionen“ als Schwerpunkt hat, gehören zum Spezialgebiet von Vázquez fluoreszierende Farbstoffe, mit denen sich etwa tierische Zellen, Bakterien und andere Mini-Organismen zum Leuchten bringen lassen.

Nach einer Literaturrecherche identifizierten Vázquez und Schulte unter fünf potenziellen Kandidaten einen Farbstoff mit besonders guten Leuchteigenschaften als Ausgangsstoff für die Experimente, bei denen ein Farbstoff mit verbesserten Eigenschaften in Hinsicht auf Überleben der Bakterien gefunden werden sollte. Das gelang auch schließlich unter anderem dadurch, dass die chemische Struktur und Eigenschaft wie der Grad der Löslichkeit verändert wurden.
Was sich im Nachhinein so einfach anhört, umfasste aller­dings langwierige und kom­plexe Arbeitsschritte im Labor.

Im Vergleich zu früheren Verfahren vereinfacht die nun vorgestellte Methode die Leuchtmarkierung von Bakterien so, dass sie deren Lebensfähigkeit nicht einschränkt, erläutert der Lungenforscher.

Neuer Farbstoff hat viele Vorteile

Exemplarisch konnten die Forscher mit dieser Methode bereits unterschiedliche Strategien von Lungenentzündung­ verursachenden Bakterien­ bei ihrer Interaktion mit ­Immunzellen untersuchen.
Zudem hat der neue Farbstoff mit dem Namen „TramTo“ auch noch den Vorteil aufzuweisen, dass er nicht mehr grün, sondern rot leuchtet, was die Praktikabilität in der Mikroskopie deutlich erhöhen könnte.

„In Zukunft könnte die neue Methode dazu verwendet werden, die Strategien von Krankheitskeimen schnell und tiefgreifend zu charakterisieren, um passgenaue, individuelle Therapien im Kampf gegen Antibiotika-resistente Erreger einzusetzen“, hofft Schulte.

Weil es dafür im Wissenschaftsbetrieb auch einen Markt geben könnte, will das Team um Schulte und Vázquez die gemeinsame Erfindung künftig auch kommerziell verwerten und hofft dabei auf die Kooperation mit einer Spezialfirma.
Um die Erfindung zu schützen, wurde ein Patent angemeldet. Erst nachdem es den vorläufigen Patentschutz gab, konnten die Ergebnisse auch in der Fachzeitschrift publiziert werden.

von Manfred Hitzeroth