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Gefährliches Versteckspiel 01_21

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Ein Wettlauf gegen die Zeit: Immer mehr Bakterien werden resistent gegen Antibiotika. Wie machen sie das? Der Molekularbiologe Tanmay Bharat von der Oxford University ist einigen Mechanismen auf die Schliche gekommen.

Sind Bakterien eigentlich Lebewesen? Sie bestehen nur aus einer einzigen Zelle, besitzen keinen Zellkern und bringen doch alles mit, was man zum Leben braucht: genetisches Material sowie Proteine, die das Futter liefern für ihren Stoffwechsel. Und ja, auch das: Sie können sich vermehren, indem sie sich teilen. Obwohl sie alleine gut klarkommen, tun sie sich am liebsten mit vielen anderen zusammen. Die meisten Bakterien betreiben Gruppenarbeit und entfalten hierbei ihre die Menschen krank machenden Prozesse. Dabei gehen sie übrigens mitunter ganz schön gewieft vor, im Versteckspiel vor möglichen Widersachern, wie antibiotischen Medikamenten zum Beispiel.

Spezialist für Pathogene
Tanmay Bharat hat sich auf diese kleinen Lebewesen spezialisiert, der Molekularbiologe beobachtet Bakterienkulturen im Detail. In Neu-Delhi geboren, kam der mittlerweile 36-Jährige für ein Stipendium nach Oxford, um dort sein Biologiestudium zu beenden. Seine anschließende Doktorarbeit absolvierte er in Heidelberg am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie – damals beschäftigte er sich noch mit Viren, konkret Ebola und HIV, um ein Vielfaches kleiner als Bakterien. Als Post-Doc verschlug es ihn erst nach Cambridge und kurz darauf an die Sir William Dunn School of Pathology. Dort, auf dem Campus der Oxford University, leitet der junge Forscher seit etwa vier Jahren ein eigenes Labor mit 14 MitarbeiterInnen (vor der Pandemie), derzeit sind es aufgrund der Corona-Maßnahmen zehn.

In Gesprächen verweist er auf den aktuellen und historischen Kontext: Just an dieser Universität entwickelte ein akademisches Labor in Kooperation mit einem Pharmaunternehmen das Corona-Vakzin AstraZeneca in Rekordzeit. Und vor dem Zweiten Weltkrieg wurde von Oxford ausgehend das Penicillin, mithin das erste Antibiotikum überhaupt, in die Welt getragen und damit, so Bharat, „der Lauf der Menschheitsgeschichte maßgeblich verändert“. Seine professionelle Umgebung empfindet der ambitionierte junge Forscher als äußerst „inspirierend“ und seine Arbeit als Molekularbiologe als „absoluten Traumjob“. So verwundert es kaum, dass die Ambitionen des bald zweifachen Familienvaters hoch hängen. Sein Ziel: der Welt das nächste große Blockbuster-Antibiotikum offerieren. Und wie entspannt er? „Mit kleinen Kindern und beim Windelwechseln denken Sie nicht mehr über Antibiotika nach.“ Und dabei muss er schmunzeln.
Antibiotikaresistenz – „eine langsame Pandemie“

Sein Antrieb speist sich jedoch nicht nur aus dem Spirit der beflügelnden akademischen Umgebung, sondern ist auch persönlicher Natur. „Meine Arbeit hat einen direkten Bezug zu meiner eigenen Biografie“, betont Tanmay Bharat. Als Kind, damals noch in Indien, hatte er sich eine Infektion im Knochen zugezogen, eine Erkrankung, die ihn fortan umtreibt: Immer wieder muss er operiert werden, zuletzt, kurz nachdem er sein eigenes Labor in Oxford startete. „Und ich hoffe, das war’s jetzt!“

Der Spannungsbogen zwischen Krankheit und seinen Studien gleicht einem natürlichen Wettlauf gegen die Zeit. Die individuelle Betroffenheit macht indes nur einen Teil seiner Motivation aus. Tanmay Bharat denkt größer. Wissenschaft stellt er in direkten Bezug zur Gesellschaft. In seinem Forscherleben greift er stets höchst relevante Themen auf – zuletzt den Kampf gegen Aids oder Ebola. Eine wachsende Antibiotikaresistenz hält er für eine „bedrohliche Pandemie“, sie entfalte sich nur langsamer als die Corona-Katastrophe: „Wenn Antibiotika nicht mehr wirken, stehen wir in der Medizin wieder da wie im Mittelalter.“

Mit seinem Team ist Bharat Bakterien in vielerlei Hinsicht auf die Schliche gekommen und verspricht: „Unsere Grundlagenforschung wird dazu beitragen, Strategien zur therapeutischen Intervention gegen bakterielle Infektionen zu entwickeln.“ Auch deshalb freut er sich besonders über die Auszeichnung: den mit 20.000 Euro dotierten Eppendorf Award for Youngs European Investigators 2021. Der Preis sei „sehr renommiert in Europa“ und hebe seine Forschung ins Rampenlicht. Denn das Schwierigste für junge Wissenschaftler sei es, in der Masse wahrgenommen zu werden.
Bakterien bilden Biofilme
Prämiert wurde der 36-Jährige laut Jury für „seine bahnbrechenden Forschungen auf dem Gebiet der antimikrobiellen Resistenz“. Was hat er entdeckt? Einfach ausgedrückt, hat er beobachtet, wie sich bestimmte Bakterien zusammentun und wie man sie in ihrem schädlichen Tun blockieren kann. Da Bakterien winzig sind – gerade einmal 0,0001 bis 0,8 Millimeter –, operieren Spezialisten in für Laien unvorstellbaren Dimensionen. Hochmoderne Labore sind ausgestattet mit Elektronenmikroskopen, deren Auflösungskraft in Richtung 9,1 Nanometer geht, was einen milliardstel Meter bedeutet. „Es ist, auch aus technologischer Sicht, eine unglaublich spannende Zeit“, sagt Tanmay Bharat. Erst die hochauflösende bildgebende Technik ermögliche Antworten auf Fragen der bakteriellen Zellbiologie. Wie durch ein Schlüsselloch schauen die Forschenden den Bakterien in ihrer nativen Umgebung zu.

Heureka-Momente genießen
Dabei sehen sie, wie diese Gemeinschaften von Bakterien Biofilme bilden und sich in eine Art Schutzmatrix einbetten. Dabei, so beschreibt es Bharat anschaulich, sondern sie einige Moleküle ab und verteilen sie um sich herum. Was aussieht wie ein schleimiger Faden, habe sich als Schutzwall vor Antibiotika erwiesen. In diesem Biofilm-Lebensstil können sie in ein metabolisch inaktives Stadium eintreten – heißt: Sie fahren ihren Stoffwechsel so weit herunter, dass sie kaum Moleküle des Antibiotikums internieren, das Medikament kann ihnen keinen Schaden anhaben. Doch Bharats Team hat Antikörper züchten können, die den Schutzeffekt, der durch die Schleimbarriere entsteht, blockieren und so auch die Bildung des Biofilms verhindern. „Wenn die Bakterien in den Einzelzellzustand zurückgehen, dann können sie abgetötet werden.“ Dafür reiche sogar die jetzige Generation der Antibiotika aus.
Er genieße solche „Heureka-Momente“, aber auch den Prozess. „Das ist für mich keine Arbeit, es ist mehr ein Hobby, nein, mein Leben“, sagt Tanmay Bharat, dem die besten Ideen im Gespräch mit KollegInnen kommen. Was jetzt noch aussteht, sei ein Pharma-Kooperationspartner, damit nun die klinischen Studien anlaufen und die Gesellschaft möglichst bald einen praktischen Nutzen daraus ziehen könne. Die Corona-Pandemie habe ja gezeigt: „Wo Bedarf ist, kann es ganz schnell gehen.“ In einem Jahr sei das möglich – kurze Pause –,
nein, wahrscheinlich werde das doch noch länger dauern …

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