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Glossar

Universitätsdruckerei

Die Sprache der Winzlinge

Sie sind klein. Sie sind viele. Und sie können töten. Mikroorganismen, die sich zu Massengesellschaften formieren, bringen jährlich Tausende Patienten ums Leben. Kieler Wissenschaftler wollen etwas dagegen tun.

Es ist faszinierend und beängstigend zugleich, was winzige Einzeller ohne jegliche Intelligenz zu leisten vermögen. Manche fristen ihre Existenz zwar isoliert und ohne jemals auch nur entfernt etwas Nachhalti­ges zu bewirken. Andere hingegen sind imstande, sich zu riesigen Kulturen zusammenzuschließen und Dinge zu vollbringen, die eines dieser Mini-Lebe­wesen für sich allein nie erreichen würde.

Das kann sehr nützlich sein. In Waschmitteln etwa sind diese kleinsten denkbaren Massengesell­schaften, auch mikrobielle Konsortien oder Biofilme genannt, dafür zuständig, Fettflecken aus Kleidungs­stücken zu lösen. Anders sieht es in Operations­sälen von Krankenhäusern aus. Geht es dort beispielsweise beim Einsetzen künstlicher Hüft- oder Kniegelenke nicht absolut steril zur Sache, kann die große Stunde für Pseudomonas aeruginosa schlagen. Der in Medizinerkreisen berüchtigte Erreger ist ebenfalls in der Lage, sich zu Konsortien zusammenzuschließen und trotzt dann jeglicher Behandlung mit Antibiotika. Oft genug müssen die Ärzte in solchen Fällen hilflos zusehen, wie Entzündungen entstehen, sich im ganzen Körper ausbreiten und schwere Schädigungen, wenn nicht den Tod hervorrufen.

Grund genug, sich der zerstörerischen Winzlinge mit allem wissenschaftlichen Nachdruck anzunehmen, findet Professor Ruth Schmitz-Streit, Leiterin des Instituts für Allgemeine Mikrobiologie an der Universität Kiel. Die 41-Jährige hat sich zum Ziel gesetzt, den – zumindest mit bloßen Auge – unsichtbaren Feind an seiner empfindlichsten Stelle zu treffen: der Kommunikation.

Treffen einige wenige Erreger vom Typ Pseudomonas aeruginosa aufeinander, so scheiden sie so genannte Signalmoleküle aus, die jedem Einzelnen von ihnen vermitteln, dass es nicht allein ist. Prompt folgen darauf bemerkenswerte Unternehmungen, die letztlich auf eine gemeinsame Lebensplanung samt Aufbau der dazu nötigen Infrastruktur hinauslaufen. Die Keime bilden eine »Wohnsiedlung«, eine Matrix aus Zucker und anderen Substanzen, die sie aus der Zelle ausschleusen, und in denen sie sich festsetzen, um sich in allen drei Dimensionen auszubreiten.

Von der Sache her betrachtet geschieht diese Kommunikation nach den Worten von Schmitz-Streit auf eine »ganz triviale Art«.

Aber eben so effizient, dass im Fall von Pseudomonas aeruginosa die Medizin ans Ende ihrer Möglichkeiten kommen kann. Wie ist es möglich, die Kommunikation des Erregers zu stören, damit er keinen Biofilm bilden kann? Das ist für die Kieler Mikrobiologin und ihr Team die entscheidende Frage.

Antworten darauf soll das Meer liefern. Das gilt als Ursprung allen Lebens und ist so alt, dass nirgendwo anders eine vergleichbar große Vielfalt an Lebewesen und also auch an Erbinformationen vorzufinden ist, was für Mikroorganismen ganz besonders gilt. Die Kieler Wissenschaftler fischen sich die Einzeller vereinfacht ausgedrückt aus dem Wasser, entnehmen ihre genetischen Informationen und schleusen sie in das Darmbakterium Escheri coli ein, das völlig harmlos und dazu noch hervorragend erforscht ist.

Ist das getan, braucht es im Grunde nur noch viel Geduld und eine feine Beobachtungsgabe. Denn die Metagenomics genannte Methode, die gesamte genetische Information von sehr vielen Bakterien verfüg- und erprobbar zu machen, läuft in der Praxis auf nichts anderes als ein hochkomplexes »Was-passiertwenn- Spiel« hinaus. Bestimmte Gene können das Wachstum von Escheri Coli hemmen oder beschleunigen. Und höchstwahrscheinlich gibt es andere Gene, die fähig zu einer Kommunikationsblockade sind.

Die große Hoffnung von Ruth Schmitz-Streit ist es, das zu finden, was die Fachwelt einen Antagonisten nennt: Eine Substanz, die den für Kommunikation zuständigen Botenstoffen in hohem Maße gleicht, ohne aber deren Funktion zu erfüllen. Gelänge es, diese Substanz zu isolieren, dann wäre es möglich, die »Nachrichtenzentrale« der gefährlichen Bakterienstämme lahmzulegen und damit Mediziner wie Patienten von einer Riesenlast zu befreien.

Doch so weit ist es noch nicht. Schmitz-Streits vom Bundesforschungsministerium für drei Jahre gefördertes Projekt Genomic Plus ist eben erst angelaufen. Und obwohl die Wissenschaftlerin zuversichtlich ist, dass die erhofften Erkenntnisse in dieser Zeit zu Tage treten werden, dürfte es abschließend nach ihrer Einschätzung noch einige Zeit dauern, bis die Industrie daraus die entsprechenden Medikamente abgeleitet hat. (mag)

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