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Rasante Veränderungen der Gene Keime sind Verwandlungskünstler

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Eine mikroskopische Aufnahme von Streptococcus pneumoniae.

(Foto: Janice Haney Carr, wikipedia)

Krank machende Bakterien sind Meister der genetischen Wandlung: Einige Pneumokokken haben seit 1984 rund drei Viertel ihres Genoms verändert. Daher entkommen einzelne Keime immer wieder der Wirkung von Antibiotika oder Impfstoffen. Wie schnell und wodurch, das zeigen Forscher mit einem detaillierten genetischen Stammbaum eines speziellen Streptokokken-Stammes. Ein besseres Verständnis des Wechselspiels von krankmachenden Bakterien und ihrer Umwelt soll dabei helfen, die Keime künftig besser zu bekämpfen. Das berichten die Wissenschaftler im Journal "Science".

Bakterien der Art Streptococcus pneumoniae, kurz Pneumokokken genannt, besiedeln die Schleimhäute des Nasen-Rachen-Raums. Sie können schwere Infektionen auslösen, etwa Lungenentzündungen, Hirnhaut- oder Mittelohrentzündungen. Allein im Jahr 2000 verursachten die Erreger weltweit 15 Millionen Erkrankungen, schreiben die Autoren um Nicholas Croucher vom Wellcome Trust Sanger Institut (Cambridge/Großbritannien) Artikel.

Mutationen alle 15 Wochen möglich

Die Behandlung der Infektionen ist besonders schwierig, seit in den 1970er Jahren einige Pneumokokken-Stämme Resistenzen gegen verschiedene Antibiotika entwickelten. Oft wirken gleich mehrere Antibiotika-Klassen nicht mehr. Einer dieser Stämme (PMEN1 vom Serotyp 23F) wurde erstmals 1984 in einem Krankenhaus im spanischen Barcelona isoliert. Das Team untersuchte nun insgesamt 240 Isolate dieses Stamms, die zwischen 1984 und 2008 in Europa, Amerika, Asien und Südafrika gesammelt wurden. Sie sequenzierten dazu das komplette Genom der Keime.

So identifizierten die Forscher einerseits Veränderungen einzelner Erbgutbausteine, die bei der Teilung an die Tochterzellen weitergegeben werden. Etwa alle 15 Wochen kommt es im Schnitt zu so einer Mutation, berichtet das Team. Zudem fanden die Forscher Veränderungen, die auf den Austausch genetischen Materials zwischen Bakterienzellen zurückgehen ("horizontaler Gentransfer"). Solche Ereignisse finden seltener statt, führen dafür aber zur Veränderung großer Erbgut-Abschnitte.

Anhand dieser Daten ließ sich nachvollziehen, wie sich mit der Einführung von Antibiotika das Genom veränderte und Resistenzen verbreiteten. Sie fanden außerdem heraus, dass bei den Keimen häufig solche Gene verändert werden, die als Bauanleitung für Antigen-Proteine auf der Bakterienoberfläche dienen. Antigene sind jene Moleküle, anhand derer das Immunsystem Eindringlinge erkennt und bekämpft. Verändern die Bakterien ihre Antigene, entkommen sie der Immunabwehr. So gelingt es den Pneumokokken aber auch, der Wirkung von Impfstoffen zu entgehen, die ebenfalls auf diesen Antigenen basieren.

Quelle: ntv.de, dpa

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