swissTB award 2014
PhD Sònia Borrell
Zu den ganz grossen Gesundheitsproblemen gehört die rasante Zunahme an Antibiotikaresistenzen. Antibiotika verlieren so ihre heilende Wirkung gegen bakterielle Infektionen. Leider treten immer häufiger Bakterien auf, die nicht nur gegen ein Antibiotikum, sondern gegen mehrere Antibiotika resistent sind. Allerdings sind Antibiotika-resistente Bakterien oft weniger ansteckend. Unbekannt ist bisher, ob auch multi-resistente Bakterien eine schwächere Ansteckungskraft zeigen. Wir verwendeten das Bakterium Mycobacterium smegmatis als ein Modellsystem der menschlichen Tuberkulose. Im Labor führten wir Wachstumsexperimente mit multiresistenten Bakterienstämmen dieser Modellbakterien durch und konnten so ihre Ansteckungskraft und ihre Vermehrungsgeschwindigkeit testen. Jeweils zwei unterschiedliche Bakterienstämme haben wir in derselben Kulturflasche wachsen und vermehren lassen. Die verwendeten Stämme waren resistent gegen zwei der wichtigsten Tuberkulose-Medikamente: Rifampicin und Ofloxacin. Die Resistenzen beruhen auf spezifischen Mutationen (Erbgutveränderungen) der Bakterien. Wir beobachteten, dass viele dieser multiresistenten Stämme sich unerwartet schnell vermehren. Offensichtlich führen die beiden Resistenzeigenschaften in Kombination dazu, dass die Bakterien besser überleben als nur mit einer Resistenzeigenschaft (man nennt dieses Phänomen Epistase in der molekularen Genetik). In der Folge haben wir 151 multiresistente Tuberkulose Stämme getestet, die alle ursprünglich von Tuberkulose Patienten isoliert wurden. Und interessanterweise zeigte sich hier dasselbe Phänomen wie bei den Modellbakterien. Dieselben Mutationen, die bei den Modellbakterien zu besserem Wachstum geführt haben, fanden sich auch am häufigsten in diesen multi-resistenten TB Bakterien. Das deutet darauf hin, dass gewisse Kombinationen von Resistenzmutationen den Bakterien einen Wachstumsvorteil verschaffen. Im Gegensatz zu Bakterien mit Einzelresistenzen, deren Ansteckungskraft abnimmt, scheinen multi-resistente Bakterien fitter und können sich so besser ausbreiten.
Publikation
Sonia Bòrrell1,2, Youjin Teo1,2, Federica Giardina1,2, Elizabeth M. Streicher3, Marisa Klopper3, Julia Feldmann1,2, Borna Müller1,2,3, Tommie C. Victor3, Sebastin Gagneux1,2
1 Departement of Medical Parasitology and Infection Biology, Swiss Tropical and Public Health Institute, Basel
2 University of Basel
3 DST/NRF Centre of Excellence for Biomedical Tuberculosis Research/MRC Centre for Molecular und Cellular Biology, Division of Molecular Biology and Humand Genetics, Faculty of Health Sciences, Stellenbosch University, Cape Town