Bakterien werden von viralen Killer-Maschinen heimgesucht, die aus einem Sci-Fi-Film stammen könnten 🦠 👾 💀
Diese haben das Potenzial, eine Waffe im Kampf gegen multiresistente Keime zu werden.
Ein Thread über Bakteriophagen 🧵
2) Bakteriophagen sind eine Gruppe von Viren, die (wie der Name schon vermuten lässt) auf Bakterien als Wirtszellen spezialisiert sind. Der Name, der so viel bedeutet wie "Bakterienfresser", lässt schon ihr tödliches Potenzial erahnen.
3) Der Aufbau eines typischen Bakteriophagen, wie dem T4 Phagen, könnte eigentlich auch aus einem Sci-Fi-Film stammen. Der Kopf sitzt auf einem dünnen Hals an dessen Ende sich eine Platte mit Spikes und spinnenbeinartigen Schwanzfasern befindet.
4) Der Kopf enthält die Phagen-DNA. Mithilfe der Spikes und Schwanzfasern docken die Phagen an das Wirts-Bakterium an. Diese bestimmen auch die Spezifität, denn verschiedene Phagen infizieren jeweils nur ganz bestimmte Bakterienarten.
5) Nachdem der Phage über Bindung an den passenden Rezeptor an das Bakterium angedockt hat, erfolgt die Injektion seiner DNA. Der Hals zieht sich dabei zusammen, wodurch eine Art Kanüle aus dem Hals durch die Zellwand gestochen wird. Durch diese gelangt die DNA in die Zelle.
6) Damit beginnt nun der sogenannte lytische Vermehrungszyklus, der bei optimalen Bedingungen nur ca. 30 Minuten dauert 💀
Durch die Phagen-DNA startet sofort die Produktion von Proteinen, die zu neuen Phagen zusammengebaut werden. Die DNA wird vermehrt und schließlich verpackt.
7) Am Ende des Zyklus ist das Bakterium buchstäblich bis zum Platzen voll gefüllt mit neuen Phagen. Diese produzieren nun das Enzym Lysozym, das die Zellwand des Bakteriums zerstört. Was nun folgt, erinnert ein wenig an die Chestburster-Szene aus Alien 😱
8) Die Zellwand platzt schließlich auf und gibt einen Schwall an neu synthetisierten Phagen frei. Der Vergleich mit der Szene aus Alien ist wohl nicht übertrieben, wenn man sich (gefärbte) elektronenmikroskopische Bilder davon ansieht.
(Quelle: ) sciencephoto.com/media/1185309/…
9) Die nun frei gewordenen Phagen können wieder weitere Bakterien infizieren. Dieses Massaker kann man in Phagen-Plaque-Assays auch mit freiem Auge erkennen. Bereiche, wo Bakterien lysiert wurden, erscheinen als klare Stellen im Bakterienrasen.
(Quelle: ) nature.com/articles/s4159…
10) Phagen, die den oben beschriebenen Vermehrungszyklus durchmachen, werden daher als lytische Phagen bezeichnet. Daneben gibt es sogenannte lysogene Phagen, die nach Infektion ihre DNA in das Wirtsgenom einbauen und so auch bei der Zellteilung weiter vererbt werden können.
11) Durch z.B. UV-Strahlung kann es in diesem Zustand dann zur Induktion des integrierten Phagen kommen und der oben beschriebene lytische Weg eingeschlagen werden. Ein ähnliches Prinzip kennt man auch von HIV, wo es zur Integration der Viren-DNA in das humane Genom kommt.
12) Da Phagen spezialisierte Bakterien-Killer sind, haben diese das Potenzial, als Waffe im Kampf gegen bakterielle Infektionskrankheiten genutzt zu werden. Bereits in den 1940er Jahren brachte der Pharmakonzern Eli Lill Phagenprodukte für den Einsatz im Menschen auf den Markt.
13) Die Wirksamkeit der Phagen war damals umstritten und mit dem Aufkommen von Antibiotika wurden diese fast überall davon verdrängt. In Osteuropa und der ehemaligen Sowjetunion wurden aber danach weiterhin Phagen therapeutisch eingesetzt. Hier mehr dazu:
ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/P…
14) Durch die Zunahme von Antibiotikaresistenzen und dem Auftreten von multiresistenten Keimen, rückte die Phagentherapie in den letzten Jahren wieder in den Fokus der Forschung. Denn bei Infektionen mit entsprechenden Erregern bedarf es dringend alternativen Therapieoptionen.
15) Erst kürzlich erschien wieder eine Studie, in der 20 Patient:innen mit hartnäckigen Mycobacterien-Infektionen behandelt wurden. Bei 11 zeigte sich eine Verbesserung, was angesichts der fehlenden Behandlungsmöglichkeiten doch beachtlich ist.
academic.oup.com/cid/article/76…
16) Aktuell läuft auch das Projekt “Phage4Cure”. Unter Beteiligung des Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin, des Leibniz-Institut DSMZ sowie der Charité sollen Phagen als Medikament entwickelt und final auch zugelassen werden.
phage4cure.de/de/projekt/
17) Komplett ersetzen werden Phagen Antibiotika nicht können. Die Phagentherapie scheint aber zumindest eine weitere wirksame Waffe im Kampf gegen multiresistente Keime zu sein. V.a. die Kombination von Bakteriophagen und Antibiotika scheint hier vielversprechend zu sein.
18) Last but not least:
Für diesen Thread konnte ich mir einen kleinen Seitenhieb auf die Leugner von Viren und Infektionskrankheiten nicht verkneifen 😈 👇
Du glaubst nicht an Viren und Infektionskrankheiten?
Die Viren kümmert das null.
Ich hoffe ich konnte euch diese spezielle Gruppe von Viren und ihren möglichen therapeutischen Einsatz etwas veranschaulichen. Wie immer vielen Dank fürs Lesen und ggf. auch fürs Retweeten.
@threadreaderapp unroll
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