In der Forschung ist es schon länger bekannt, dass in Wespen- und Bienengift Zusammensetzungen enthalten sind, die Bakterien tötet. Viele dieser Wirkstoffe sind jedoch auch für den Menschen giftig.
Forscher des MIT führten systematische Studien mit einem Gift durch, welches vor allem in einer südamerikanischen Wespe gefunden wird. Die Erkenntnisse über die antimikrobiellen Eigenschaften wurden genutzt um eine Variante erstellen, welches gegen Keime wirkt aber harmlos für Menschen ist.
«Wir haben ein toxisches Molekül in ein Molekül umgewandelt, welches nützlich für die Behandlung von Entzündungen sein könnte», kommentiert Cesar de la Fuente-Nunez in der MIT Medienmitteilung. «Indem wir die Struktur und Funktion der Peptide analysiert haben, konnten wir diese Eigenschaften und Wirkung anpassen.»
Peptide als Antibiotika: Wie geht das?
Als Teil ihrer Immunabwehr produzieren viele Organismen, inklusive Menschen, Peptide um Bakterien abzutöten. Um das Aufkommen von antibiotikaresistenten Keimen entgegenzuwirken, haben viele Wissenschaftler bereits versucht, Peptide für die medizinische Anwendung anzupassen. Bisher sind mehr als 1200 natürlich antimikrobielle Peptide beschrieben worden, und auch zahlreiche synthetische.
Generell bestehen antimikrobielle Peptide aus 12 bis 50 basischen Aminosäuren. Deshalb haben Peptide eine leicht positive Ladung und hydrophobe Eigenschaften, das heisst die Peptide mischen sich nicht mit Wasser. Diese Kombination führt dazu, dass Peptide sich einfach an den negativ geladenen Zellmembranen von Bakterien anlagern können. Wenn sich eine grössere Menge antimikrobielle Peptide angedockt haben, können sie sich zusammentun und reissen damit Löcher in die Bakterienhülle.
De la Fuente-Nunez und sein Team haben sich auf ein Peptid der Wespe Polybia paulista gerichtet. Dieses Peptid ist mit 12 Aminosäuren klein genug, dass die Forscher das Peptid zu erweitern, einerseits um die antimikrobielle Wirkung zu stärken und andererseits die toxische Wirkung zu vermindern.
Erster erfolgreicher Testversuch
Um die Wirkung von Wespengift zu testen, haben Forscher Mäuse mit Pseudomonas aeruginosa infiziert. Dieser Erregerstamm verursacht unter anderem Entzündungen der Atemwege und ist resistent gegen die meisten Antibiotika. Mehrere der von ihnen angepassten Peptide konnten die Entzündungen lindern. Eine hohe Dosis ihres stärksten Peptides konnte den Bakterienstamm komplett ausmerzen.
Das MIT Team setzte menschliche embyrionische Nierenzellen den Peptiden aus, um die Giftigkeit der Peptide zu testen.
«Nach vier Tagen war die Zusammensetzung komplett frei von Entzündungen. Das war ziemlich überraschend und aufregend, weil wir das mit anderen experimentellen Antimikrobiotika oder Antibiotika, die wir schon mit dieser Maus-Studie getestet haben, in diesem Ausmass nicht gesehen habe», wird de la Fuente-Nunez in der Medienmitteilung zitiert.
Die Wissenschaftler experimentieren mit weiteren Varianten, in der Hoffnung die Entzündungen auch mit einer tieferen Dosis zu heilen. Das MIT Team hofft, dass ihre Studien der Helizität und Hydrophobizität in Zukunft zu weiteren Durchbrüchen verhelfen kann.