Bakterienfresser: die vergessene Behandlung gegen Antibiotikaresistenz
Bakteriophagen sind Viren, die ausschließlich Bakterien befallen, und auf jedes Bakterium im Darm kommen etwa zehn von ihnen. Professorin Martha Clokie erklärt, warum eine vielfältige Phagenpopulation mit einem gesünderen Darm einhergeht und warum diese vergessenen Arzneien aus den 1920er-Jahren neu untersucht werden, während Antibiotikaresistenz bereits über eine Million Menschenleben pro Jahr fordert.
Überblick
Die meisten von uns sind mit der Vorstellung aufgewachsen, jedes Virus sei ein Feind. Dieses Gespräch mit Professorin Martha Clokie von der University of Leicester und Tim Spector stellt diese Idee auf den Kopf. Bakteriophagen sind die zahlreichsten biologischen Einheiten des Planeten und äußerst spezifisch: Ein Phage, der eine Bakterienart befällt, kann eine andere nicht befallen, geschweige denn eine menschliche Zelle. Im Darm wirken sie wie Wildhüter, stutzen zu stark wachsende Bakterien zurück, setzen Nährstoffe für andere frei und sitzen in der Schleimschicht wie eine erste Verteidigungslinie gegen Eindringlinge wie Salmonellen.
Das Immunsystem lernt von Säuglingsalter an, sie als Freunde und nicht als Gegner zu behandeln. Erste Forschungen deuten darauf hin, dass die Phagenvielfalt in der Kindheit steigt, sich stabilisiert und mit dem Alter abnimmt, und dass ein gesunder Darm eine reichere Phagenpopulation trägt als ein kranker. Clokie zeichnet außerdem ein vergessenes Kapitel Medizingeschichte nach: Phagen wurden 1915 isoliert, in den 1920er-, 30er- und 40er-Jahren zur Behandlung von Menschen eingesetzt, in britischen Apotheken bis in die 1960er verkauft und dann mit dem Aufkommen der Antibiotika fast überall außer in Georgien aufgegeben.
Da bereits über eine Million Todesfälle jährlich auf unbehandelbare bakterielle Infektionen zurückgehen und zehn Millionen prognostiziert werden, wenn sich nichts ändert, wird diese aufgegebene Wissenschaft nun neu aufgebaut. Die Folge endet mit einem Ausblick: von der Steuerung des Mikrobioms bis zur gezielten Wirkstoffabgabe an Krebszellen.
Kernaussagen
5Phage heißt schlicht essen. Es kommt aus dem Griechischen, von essen. Bakteriophage bedeutet also einfach Bakterienfresser.
Wenn es zu viele Hirsche im Wald gibt, siedelt man Wölfe an, und das hält sie in Schach, damit sie wirklich gesund sind, und die ganze Umgebung wird viel gesünder.
Es scheint so zu sein: Je mehr verschiedene man hat, desto gesünder ist man insgesamt.
Es wird geschätzt, dass, wenn wir nichts tun, vielleicht zehn Millionen Menschen pro Jahr sterben werden. Das übersteigt dann die Zahl der Krebstoten.
In Großbritannien konnte man Bakteriophagen bis etwa in die 1960er-Jahre in der Apothekenkette Boots kaufen.
Kernideen
9Ein Virus hat keinen eigenen Stoffwechsel
Der entscheidende Unterschied zwischen Virus und Bakterium ist, dass ein Virus allein nicht funktioniert. Es ist im Kern ein Genom in einer Protein- oder Lipidhülle und wird erst lebendig, wenn es in eine Wirtszelle eindringt.
Die zahlreichsten Einheiten der Erde
Auf jedes Bakterium kommen vermutlich mindestens zehn Bakteriophagen, insgesamt rund 10 hoch 31. Hintereinander aufgereiht ergäben sie einen Weg von 200 Millionen Lichtjahren Länge.
Spezifität macht sie für uns sicher
Ein Phage, der eine Bakterienart befällt, kann in der Regel keine andere befallen, erst recht keine menschliche Zelle. Die Oberfläche menschlicher Zellen besteht aus völlig anderem Material, und selbst im Inneren fände ein Phage keine nutzbare Maschinerie.
Im Bakterium wird der Phage zur Fabrik
Ein lytischer Phage kapert die genetische Maschinerie des Bakteriums und stellt sie auf die Produktion eigener Kopien um. In einem exakt getakteten Ausbruch werden hundert oder mehr neue Phagen frei.
Manche Phagen zahlen Miete, statt zu töten
Andere Phagen schlüpfen hinein und bleiben einfach, und während sie dort wohnen, können sie das Bakterium robuster machen, ihm das Überleben bei wenig Sauerstoff erleichtern oder nützliche Verbindungen ermöglichen. Das ist Partnerschaft, nicht nur Räuberei.
Phagen als Wildhüter des Darms
Wird eine Bakterienpopulation zu groß, wird sie zum leichteren Ziel, und Phagen stutzen sie zurück. Diese Regulierung setzt Nährstoffe frei, schafft Platz für andere Arten und hält das ganze Ökosystem im Gleichgewicht.
Vielfalt geht mit Gesundheit einher
Zwillingsstudien deuten darauf hin, dass Phagenvielfalt mit bakterieller Vielfalt korreliert, die wiederum mit Gesundheit zusammenhängt. Bei Morbus Crohn, einer entzündlichen Darmerkrankung, sinken offenbar sowohl Menge als auch Bandbreite der Phagen.
Ein Schild in der Schleimschicht
Phagen tragen antikörperähnliche Domänen, mit denen sie in der Darmschleimschicht sitzen bleiben. Kommt ein eindringendes Bakterium, fangen sie es ab. Deshalb tragen gesunde Tiere Phagen, die Salmonellen töten, kranke dagegen nicht.
Weitgehend unerforschtes Gebiet
Auf ein Gramm Darminhalt mit einer Milliarde Bakterien können zehn Milliarden Phagen kommen, und bei rund 80 Prozent von ihnen weiß niemand, wofür sie kodieren. Als Forschungsfeld liegt es etwa 25 Jahre hinter der Mikrobiomforschung.
Praktische Erkenntnisse
7- 1
Füttere das ganze Ökosystem, nicht nur die Bakterien 24:00
Dasselbe vielfältige, pflanzenreiche Essmuster, das bakterielle Vielfalt fördert, scheint auch die Phagenvielfalt zu fördern. Eine eigene Phagen-Diät gibt es nicht.
- 2
Wähle Gemüse, das seine Mikroben behalten hat 53:40
Gemüse aus dem eigenen Garten oder von kleinen Erzeugern trug deutlich mehr nützliche Bakterien und Phagen als abgepackter Salat unter Schutzatmosphäre. Lose, weniger verarbeitete Ware ist die einfachere Wahl.
- 3
Weniger Spritzmittel, mehr Phagen 54:10
Pestizide und Herbizide verringern die Bakterien auf Pflanzen, und die mitreisende Phagenvielfalt sinkt entsprechend. Wo es praktikabel ist, trägt weniger behandelte Ware eine reichere mikrobielle Fracht.
- 4
Kaffeetrinker haben eine eigene Phagensignatur 54:40
Bei Menschen, die regelmäßig Kaffee trinken, war eine bestimmte Gruppe von Darmphagen besonders stark vertreten. Das ist eine Korrelation, keine bewiesene Ursache, passt aber ins Bild vom Kaffee als Freund des Darms.
- 5
Behandle Antibiotika als endliche Ressource 42:00
Resistenz entsteht durch Übergebrauch beim Menschen und in weit größerem Maßstab in der Landwirtschaft, auf die rund 70 Prozent der Antibiotika entfallen. Jede vermiedene Anwendung hilft, die noch wirksamen zu bewahren.
- 6
Phagentherapie ist real, aber noch letztes Mittel 50:00
Georgien behandelt jährlich Tausende Patienten, ein belgisches Militärkrankenhaus veröffentlichte Ergebnisse aus 100 Fällen, und Tom Patterson genas von einer unbehandelbaren Infektion. Anderswo bleibt sie Fällen vorbehalten, in denen nichts anderes geholfen hat.
- 7
Beobachten statt hinterherlaufen 55:00
Es gibt keine Phagenprodukte für die Darmgesundheit zu kaufen, und die Wissenschaft steht am Anfang. Sinnvoll ist, weiter über die Ernährung Vielfalt aufzubauen, während die Forschung reift.
Themen & Kapitel
15Zehn Millionen Tote pro Jahr
Das Ausmaß der Antibiotikaresistenz und die Schnellfragen, die die Folge eröffnen. Martha Clokies größter Mythos: dass alle Viren schlecht seien.
Was ist ein Virus eigentlich?
Worin sich ein Virus von einem Bakterium unterscheidet und wie Bakterien eigene Viren haben. Der ultimative Parasit, lebendig nur im Wirt.
Zehn hoch einunddreißig
Phagen übertreffen die Sterne des sichtbaren Universums, und ein Teelöffel Meerwasser enthält eine Million Bakterien und zehn Millionen Phagen. Hier begann Clokies zwanzigjährige Reise.
Warum sie dir nicht schaden können
Phagen sind auf bestimmte Bakterienoberflächen festgelegt und können menschliche Zellen weder betreten noch nutzen. Die Videokassetten-Analogie: Selbst drinnen hätten sie das falsche Abspielgerät.
Die Phagenfabrik
Wie ein Phage ein Bakterium kapert und dessen Maschinerie in eine Fertigungsstraße für hundert neue Viren verwandelt. Die Zombie-Analogie, die das Studio erschaudern lässt.
Die Phagen, die einziehen und bleiben
Manche Phagen töten nicht, sondern nisten sich ein und verdienen sich ihren Platz, indem sie das Bakterium widerstandsfähiger oder nützlicher machen. Ein seit Milliarden Jahren laufender Tanz der Koevolution.
Wildhüter, Wölfe und Hirsche
Phagen bestimmen, welche Bakterien den Darm dominieren, stutzen Überwuchs zurück und setzen Nährstoffe für andere frei. Ökologie, nicht Krieg.
Vielfalt, Krankheit und Zwillinge
Was frühe Studien über Phagenvielfalt in gesunden und entzündeten Därmen zeigen. Das Muster spiegelt, was wir über Darmbakterien bereits wissen.
Ein Abwehrsystem im Schleim
Phagen sitzen in der Darmschleimhaut und fangen eindringende Bakterien ab, und das Immunsystem lernt von klein auf, sie in Ruhe zu lassen. Warum gesunde Hühner und Schweine salmonellentötende Phagen tragen.
Das Phagom über ein Leben
Die Vielfalt baut sich nach der Geburt auf, stabilisiert sich um das zweite Lebensjahr, steigt in der Jugend erneut und sinkt im Alter. Achtzig Prozent der Darmphagen bleiben funktionell unbekannt.
Das heilende Wasser des Ganges
Die erste Beobachtung von Phagenaktivität gelang Ende des 19. Jahrhunderts am Ganges. Clokies Kollegen in Varanasi reinigen heute Ganges-Phagen zur Behandlung resistenter Infektionen.
Resistenz ist jetzt, nicht morgen
Bereits über eine Million Tote pro Jahr, prognostiziert zehn Millionen, wenn sich nichts ändert. Rund 70 Prozent der Antibiotika gehen in Geflügel-, Schweine- und Fischzucht.
Die Medizin, die wir vergaßen
Phagen wurden 1915 von Frederick Twort isoliert, Félix d'Hérelle behandelte damit ab den 1920er-Jahren. Antibiotika waren einfacher und breiter wirksam, also wurde das Feld außer in Georgien überall aufgegeben.
Tom Patterson und die Phagentherapie heute
Tausende Behandlungen pro Jahr in Georgien, 100 dokumentierte Fälle aus einem belgischen Militärkrankenhaus und ein Mann, der eine multiresistente Infektion überlebte. Phagen schonen den Rest des Mikrobioms.
Krebs, Kaffee und der Weg nach vorn
Umgebaute Phagen könnten eine Krebszelle erkennen und ihr direkt einen Wirkstoff liefern. Dazu: Was Ernährung, Stevia und Kaffee mit den Phagen in uns zu tun scheinen.