Insektenlarven als Alternative zum Mausmodell
Antibiotikaresistente Bakterien besiedeln weltweit unbemerkt den Darm gesunder Menschen. Forschende der Universität Bern haben nun einen schnelleren, günstigeren und ethisch vertretbaren Weg gefunden, Gegenstrategien zu testen.
Das Projekt von Andrea Endimiani von der Universität Bern ist das zweite Projekt des NFP 79 mit abgeschlossener Forschungsphase. Das Team entwickelte einen neuen Ansatz zur Bekämpfung sogenannter Superbugs im Darm – mithilfe von Insektenlarven anstelle von Mäusen. «Einige Darmbakterien sind gegen nahezu alle Antibiotika resistent», erklärt Endimiani. «Verursachen sie eine Infektion, stehen oft nur noch sehr wenige Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung.» Sein Team suchte nach Wegen, diese multiresistenten Bakterienarten bereits im Darm zu beseitigen, bevor sie Schaden anrichten können.
Ein wachsendes Problem – mit wenigen Lösungen
«Multiresistente Enterobakterien breiten sich kontinuierlich aus», sagt Endimiani. «So ist beispielsweise bei Betroffenen die Prävalenz von Escherichia coli, die gegen das Antibiotikum Cephalosporin resistent sind, in den letzten zehn Jahren von neun auf zwölf Prozent gestiegen.» Das Problem geht jedoch weit über Spitäler hinaus: Mindestens acht Prozent der gesunden Bevölkerung tragen solche Bakterien symptomlos im Darm. Besonders häufig betroffen sind Rückreisende aus Ländern mit hoher Verbreitung antibiotikaresistenter Bakterien. Diese stille Besiedlung birgt erhebliche Risiken. Die resistenten Bakterien können über längere Zeit unbemerkt im Darm verbleiben und auf eine Gelegenheit warten (etwa auf eine Schwächung des Immunsystems), um schwere, potenziell lebensbedrohliche Infektionen auszulösen. Menschen, die diese Bakterien im Körper tragen, haben
nachweislich ein erhöhtes Risiko, solche Infektionen zu entwickeln, die heute kaum behandelt werden können.
Um Wege zu finden, diese Bakterien aus dem Darm zu entfernen, sind In-vivo-Modelle erforderlich: lebende Organismen, in denen sich das Verhalten der Bakterien und ihre Reaktion auf potenzielle Behandlungen untersuchen lassen. Mausmodelle gelten derzeit als Goldstandard für diese Art von Forschung. Sie weisen jedoch erhebliche Nachteile auf: Ergebnisse aus Mausversuchen lassen sich nicht immer auf den Menschen übertragen und die Experimente sind teuer und aufwendig. Zudem stellen sich wichtige ethische Fragen.
Larven statt Mäuse
Das Forschungsteam besiedelte den Darm von Larven des Riesenmehlwurms Zophobas morio mittels Zwangsfütterung mit multiresistenten Bakterien, wie sie häufig bei Spitalpatientinnen und -patienten vorkommen. Untersucht wurden drei klinisch besonders relevante Bakterienarten: Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae und Salmonella enterica. Anschliessend testete das Team, ob ein spezieller Bakteriophagen-Cocktail – Viren, die Bakterien befallen – diese multiresistenten Bakterienarten aus dem Darm der Larven entfernen kann.
Die Larven konnten erfolgreich mit allen drei untersuchten Superbug-Arten besiedelt werden. Der Bakteriophagen-Cocktail eliminierte jene Stämme, die gegenüber den eingesetzten Phagen empfindlich waren, hatte jedoch keine Wirkung auf phagenresistente Varianten. Zu den bemerkenswertesten Erkenntnissen gehörte die präventive Anwendung der Bakteriophagen: Erhielten Larven und Mäuse die Phagen vor der Exposition gegenüber den Bakterien, konnten sich diese im Darm gar nicht erst ansiedeln.
Wie Endimiani erklärt: «Wir konnten mit dem Larvenmodell zeigen, dass es Möglichkeiten gibt, Superbugs aus dem Darm zu entfernen – beispielsweise mithilfe von Bakteriophagen».
Das Larvenmodell wurde erfolgreich gegenüber dem Mausmodell validiert. Beide Modelle lieferten insgesamt vergleichbare Ergebnisse und bestätigen damit das Potenzial des Larvenmodells als wissenschaftlich fundierte Alternative.
Ein Schritt hin zu weniger Tierversuchen
Das Larvenmodell ersetzt Mausversuche nicht vollständig. Es könnte jedoch als erste Screening-Stufe dienen: Zahlreiche mögliche Strategien lassen sich rasch und kostengünstig in Larven testen, während nur die vielversprechendsten Ansätze anschliessend im Mausmodell weiterverfolgt werden. Dadurch könnte die Zahl der eingesetzten Versuchstiere deutlich reduziert und gleichzeitig die Entwicklung neuer Behandlungen beschleunigt werden. Der Ansatz beschränkt sich zudem nicht auf die drei untersuchten multiresistenten Bakterienarten. Er lässt sich auf weitere multiresistente Erreger ausweiten und könnte damit zu einem breiteren Instrumentarium der Infektionsforschung beitragen: schneller, günstiger und mit deutlich geringeren ethischen Herausforderungen als heutige Standardverfahren.