Naturstoffe einfacher untersuchen

Bakterienforscher entwickeln verbesserte DNA-Technik

(30.04.2012, Pharma-Zeitung.de) Bakterien werden in Laboren genutzt, um Stoffe zu erzeugen, die man als Antibiotika oder Chemotherapeutika medizinisch nutzen kann. Dafür muss jedoch die Erbinformation der Bakterien isoliert werden, was bei komplexen Gemischen verschiedener Bakterienarten recht schwierig ist. Deutsche und chinesische Wissenschaftler haben jetzt eine Technik entwickelt, mit der man die DNA-Abschnitte der Bakterien leichter verfügbar machen kann. Das soll dabei helfen, neue Wirkstoffe etwa für Antibiotika einfacher im Labor herzustellen. Die Forscher beschreiben diese neu entwickelte Technik jetzt in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology. Daran beteiligt sind auch Wissenschaftler aus dem Saarland.
Bakterien verfügen über einen Stoffwechsel, um ihren Energiehaushalt und auch die Vermehrung zu regeln. Daneben erzeugen die Bakterien weitere Produkte, die sie nicht unbedingt zum Überleben benötigen, mit denen sie sich aber besser an ihren Lebensraum anpassen. „Viele dieser Stoffwechselprodukte sind pharmazeutisch nutzbare Substanzen. Sie lassen sich zum Beispiel als Antibiotika oder Chemotherapeutika einsetzen“, erläutert Rolf Müller, geschäftsführender Direktor des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland und Pharmazie-Professor der Saar-Uni. Gemeinsam mit Wissenschaftlern in Dresden und China sowie der Firma Gene Bridges in Heidelberg haben die Saarbrücker Pharmazeuten nach Wegen gesucht, wie man diese medizinisch nutzbaren Stoffe schneller gewinnen kann.
Um herauszufinden, ob diese Stoffe überhaupt medizinisch wirksam sind, müssen Forscher zunächst größere Mengen dieser Stoffe herstellen und isolieren. Meist wissen sie jedoch nicht, unter welchen Bedingungen die Bakterien einen bestimmten Stoff produzieren. „Daher isolieren Wissenschaftler häufig die betreffenden Bakterien-Gene, die für die Produktion der gesuchten Substanz zuständig sind, und übertragen diese in einen leicht kultivierbaren Bakterienstamm, der die Substanz dann im Erfolgsfall herstellt“, erläutert Müller.
Bislang nutzten Wissenschaftler hierzu sogenannte DNA-Bibliotheken, die das gesamte Erbgut eines Organismus in Bruchstücken enthalten. Dort wird ein geeigneter Kandidat ausgewählt und aufwändig in die Zielbakterien übertragen. Für Naturstoffe ergibt sich dabei ein zusätzliches Hindernis: „Häufig sind für die Herstellung der gewünschten Wirkstoffe recht viele Gene notwendig, sogenannte Gencluster. Deren Isolierung machte aber bisher große Schwierigkeiten“, erklärt Xiaoying Bian, Doktorand bei Rolf Müller. Durch die jetzt entwickelte Methode entfällt der langwierige Umweg über eine DNA-Bibliothek. Die Forscher verbesserten dafür eine schon patentierte Technik, mit der bestimmte Enzyme dazu genutzt werden, einen Gen-Abschnitt gegen einen anderen, ähnlich aufgebauten Abschnitt auszutauschen.
Obwohl die jetzt veröffentlichte Studie zunächst nur die Möglichkeiten der Methode veranschaulicht, macht sie auch Hoffnung auf neue, als Antibiotika nutzbare Naturstoffe und damit auf Fortschritte bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten. „Viele krankheitserregende Bakterien haben mittlerweile Resistenzen gegen die gängigen Antibiotika entwickelt. Daher ist es von enormer Bedeutung, neue Substanzen im Kampf gegen Infektionen zu entwickeln“, betont Rolf Müller.
Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland
Das Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) ist eine Außenstelle des Helmholtz- Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig und wurde gemeinsam mit der Universität des Saarlandes im Jahr 2009 gegründet. Wo kommen neue nachhaltige Wirkstoffe gegen weit verbreitete Infektionen her, wie kann man diese für die Anwendung am Menschen optimieren und wie werden sie am besten durch den Körper zum Wirkort transportiert? Auf diese Fragen suchen die Forscher am HIPS mit modernsten Methoden der pharmazeutischen Wissenschaften Antworten.
www.helmholtz-hzi.de/HIPS
Ausführliche Pressemitteilung zum Forschungsthema:
www.idw-online.de/pages/de/news475041
Originalpublikation: Jun Fu, Xiaoying Bian, Shengbaio Hu, Hailong Wang, Fan Huang, Philipp M Seibert, Alberto Plaza, Liqiu Xia, Rolf Müller, A Francis Stewart & Youming Zhang (2012) Full-length RecE enhances linear-linear homologous recombination and facilitates direct cloning and bioprospecting, Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt2183
Fragen beantwortet:
Dr. Markus Ehses
Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
Tel.: 0681 302-70305
E-Mail: markus.ehses@helmholtz-hzi.de


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