Biodiversität als Grundlage für neue Medikamente
Forschende des HIPS erweitern Biodiversität bakterieller
Wirkstoffproduzenten
Die meisten klinisch eingesetzten Antibiotika basieren auf Naturstoffen,
die von Bakterien und anderen Mikroorganismen hergestellt werden. Am
Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) nutzen
Forschende im Boden lebende Myxobakterien als Quelle neuer Wirkstoffe.
Neue Wirkstoffe können sie dabei vor allem in bislang noch wenig
untersuchten Bakterien entdecken.
Ein HIPS-Forschungsteam konnte die
biologische Vielfalt der Myxobakterien in jahrzehntelanger Arbeit
erheblich erweitern. Die Mikroorganismen sowie deren genetische Daten als
Grundlage für die Entdeckung neuer Wirkstoffe stellen sie nun der gesamten
Forschungscommunity zur Verfügung. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die
Forschenden in der Fachzeitschrift Advanced Science.
Die Bedrohung durch Antibiotikaresistenzen nimmt weltweit zu. Die
Erforschung neuer Wirkstoffe ist daher von größter Bedeutung, um
bakterielle Infektionen auch in Zukunft effektiv behandeln zu können. Hier
spielen Naturstoffe eine entscheidende Rolle. Myxobakterien sind im
Vergleich zu anderen Mikroorganismen noch relativ unerforscht, was die
Chance auf interessante Entdeckungen erhöht. Denn: je höher die
biologische Vielfalt der untersuchten Bakterien, desto größer die Chance,
dass sie bislang unbekannte Wirkstoffkandidaten herstellen. In der
veröffentlichten Studie beschreiben die Forschenden 118 neue Myxobakterien
sowie deren sequenzierte Genome. Damit erweitern sie die verfügbaren
genomischen Ressourcen erheblich. HIPS ist ein Standort des Helmholtz-
Zentrums für Infektionsforschung in Zusammenarbeit mit der Universität des
Saarlandes.
In der Ordnung der Myxobakterien waren bislang lediglich elf Familien und
32 Gattungen bekannt. Ein Team um Prof. Rolf Müller, wissenschaftlicher
Direktor des HIPS und Leiter der Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“,
sammelte über Jahrzehnte hinweg Bodenproben und isolierte aus ihnen
vorwiegend Myxobakterien. Unterstützt wurden sie dabei auch von
Bürgerinnen und Bürgern im Rahmen der Citizen Science-Kampagne Microbelix.
So konnten sie die Vielfalt dieser vielversprechenden
Naturstoffproduzenten auf 28 Familien und 90 Gattungen erhöhen. Zusätzlich
entschlüsselten die Forschenden den genetischen Code aller neu
beschriebenen Vertreter der Myxobakterien. „Die neu isolierten Bakterien
und deren Genomsequenzen bieten uns einen reichhaltigen Schatz an
neuartigen Naturstoffen und deren genetischen Bauplänen. In praktisch
jedem der analysierten Genome finden wir gleich mehrere Gensequenzen für
die Herstellung potenzieller Wirkstoffe, die noch niemand zuvor gesehen
hat – das ist wahnsinnig spannend“, sagt Dr. Ronald Garcia,
Wissenschaftler in der Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“.
Um Forschenden weltweit die Nutzung dieser Daten zu ermöglichen, stellt
das HIPS-Team ABC-Myxo zur Verfügung, einen interaktiven, webbasierten
Atlas der Genbereiche, mit denen Myxobakterien Wirkstoffe herstellen. Der
Service ist für Forschende auf der ganzen Welt kostenfrei nutzbar. Die
Bakterien selbst werden in Zukunft vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche
Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen zu Forschungszwecken
vorgehalten.
Dass sich aus den Bakterien und deren genetischen Informationen
tatsächlich neue Naturstoffe ableiten lassen, konnte das Forschungsteam
ebenfalls belegen. In ihrer Studie beschreiben sie gleich fünf neue
Substanzklassen: Myxoquaterine sind wirksam gegen Pilze, Sandacrabine
gegen Viren und die Sandarazole wirken antibakteriell. Zudem wurden neue
Sorangibactin-Siderophore entdeckt sowie Pyxidicycline als neuartige
Topoisomerase-Hemmer. „Unsere Daten belegen eindrücklich, wie wichtig
mikrobielle Biodiversität für die Entdeckung neuer Natur- und Wirkstoffe
ist“, sagt Müller. „In bereits gut untersuchten Mikroorganismen sind kaum
neue Substanzen zu finden. Unsere myxobakterielle Sammlung hingegen bietet
beispielloses Potenzial, um wirklich neue chemische Strukturen zu
entdecken. Damit legt sie den Grundstein für dringend benötigte
Wirkstoffe, um Infektionserkrankungen auch in Zukunft effektiv behandeln
zu können.“
Auch interessierte Laien können mithelfen, die Vielfalt der untersuchten
Myxobakterien stetig zu erweitern: Im Rahmen des Mitmach-Projekts
Microbelix können alle Interessierten Bodenproben in naturnahen Räumen
sammeln, sie den Forschenden am HIPS schicken und so einen Beitrag für die
Entdeckung neuer Wirkstoffe leisten. www.microbelix.de
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Link zur Pressemitteilung:
https://www.helmholtz-hzi.de/m
/biodiversitaet-als-grundlage-
Originalpublikation:
Amay Ajaykumar Agrawal, Ronald Garcia, Guangyi Chen, Chantal D. Bader,
Peter Sullivan, Alexander Popoff, Daniel Krug, Maja Hunter, Sebastian
Walesch, Emilia Oueis, Christine Frank, Haowen Zhao, Joachim J. Hug,
Sebastian Keller, Pascal Hirsch, Azat Tagirdzhanov, Tatiana Malygina, Mary
Victory E. Gutierrez, Alexey Gurevich, Judith Boldt, Boyke Bunk, Jörg
Overmann, Ulrich Nübel, Andreas Keller, Olga V. Kalinina, Rolf Müller:
Unveiling the Taxonomic Diversity and Unprecedented Biosynthetic Treasure
of the Phylum Myxococcota. Advanced Science (2026);
http://doi.org/10.1002/advs.76
