Infektionen sind äußerst komplizierte biologische Prozesse: Zahlreiche Gene sowohl des Krankheitserregers als auch des befallenen Organismus sind an ihrem Ausbruch und an ihrer Bekämpfung beteiligt. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Braunschweig haben jetzt ein verblüffend einfaches Verfahren entwickelt, mit dem sie einzelne Gene von Bakterien während einer Infektion mit Aspirin gezielt anschalten können. Damit lässt sich die Funktion des Erbmaterials im Krankheitsprozess in Zukunft genau untersuchen. Seine Ergebnisse veröffentlicht das Team um den HZI-Forscher Prof. Carlos A. Guzman heute in der Fachzeitschrift "Nature Methods".

Krankmachende Bakterien setzen vielfältige Tricks ein, um in unseren Körper zu gelangen. Dazu gehören auch spezielle Proteine -- so genannte Virulenzfaktoren -- mit denen die Krankheitserreger unsere Körperzellen regelrecht aufschließen, in sie eindringen und sich dann vermehren. Gesteuert wird die Produktion der Virulenzfaktoren von den Genen der Bakterien. "Da sich immer eine große Zahl dieser Proteine an der Infektion beteiligt, ist es sehr schwer, die Rolle und Bedeutung einzelner Virulenzfaktoren zu bestimmen", erklärt Guzman das Dilemma der Infektionsforscher: "Das wird erst möglich, wenn wir die Gene ganz gezielt anschalten können."

Zwar habe es entsprechende künstliche genetische Schalter bereits gegeben, so Guzman: "Sie hatten aber Nebenwirkungen oder waren nicht effizient genug und ließen eine ungestörte Beobachtung im ganzen Organismus nicht zu." Den Durchbruch ist Guzmans Team mit einer Substanz namens Acetyl-Salicylsäure (ASA) gelungen, dem Wirkstoff von Aspirin. Seine Wirkungsweise ist bestens bekannt, Nebenwirkungen verursacht ASA kaum.

Das Verfahren, mit Aspirin Gene anzuschalten, erklärt Dr. Pablo Becker, der darüber bei Guzman promoviert hat: "Wir haben einen speziellen Genschalter -- einen so genannten Promotor -- konstruiert, der empfindlich auf ASA reagiert. Befindet sich ASA in seiner Umgebung, wird das Gen abgelesen und in ein Protein übersetzt. Fehlt ASA, schaltet der Promotor das Gen ab. Dies erlaubt uns, eine gezielte Aktivierung zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Infektionsprozesses.

Den Funktionstest für den ASA-empfindlichen Genschalter führten die Braunschweiger Forscher jedoch nicht bei einer Infektion sondern bei Krebs durch. Guzman: "Wir haben Bakterien der Gattung Salmonella zunächst den neuen Genschalter eingepflanzt." Dort steuert er die Funktion eines Gens, das für die Aktivierung eines Krebsmedikaments verantwortlich ist. Salmonellen können im Körper krebskranker Organismen, beispielsweise bei Mäusen, in Tumore einwandern. Dort sammeln sie sich regelrecht an. "Verabreicht man den Mäusen nun Aspirin sowie eine Vorläufersubstanz des Krebsmedikaments", so Guzman, "dann produzieren die Salmonellen tatsächlich den Aktivator für die Bildung des Zytostatikums und die Tumore schrumpfen. Der Vorteil hierbei ist, dass dieser Prozess gezielt in den Tumoren abläuft und somit weniger Nebenwirkungen auftreten."

Obwohl Guzman und Becker mit der erfolgreichen Bekämpfung des Krebses bewiesen haben, dass man mit Aspirin Gene anschalten kann, wollen sie ihre Aufmerksamkeit nun auch den Infektionen zuwenden: "Wir wollen damit verstehen, wie sich Infektionserreger und Wirte gegenseitig beeinflussen", so Becker. "Und mit diesem Wissen dann Strategien für neue Medikamente und Impfstoffe entwickeln."

Originalpublikation:
Jose Luis Royo, Pablo Daniel Becker, Eva Maria Camacho, Angel Cebolla, Claudia Link, Eduardo Santero, Carlos Alberto Guzman: In vivo gene regulation in Salmonella spp. by a salicylate-dependent control circuit. Nature Methods, DOI: 10.1038/nmeth1107.

Susanne Thiele
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