Neue Therapie schützt Neugeborene vor Hirnhautentzündungen ohne Antibiotika
Das E.-coli-Bakterium vom Typ K1 gehört bei vielen Menschen zur normalen Darmflora, kann aber bei der Geburt auf Neugeborene übertragen werden und gefährliche Hirnhautentzündungen auslösen. Diese gehören zu den gefährlichsten Infektionen im frühen Leben und verlaufen häufig lebensbedrohlich. Besonders Frühgeborene sind betroffen – in Industrieländern jedes 500. frühgeborene Kind. Eine Impfung ist schwierig zu entwickeln, da die Außenhülle des Erregers der von Körperzellen ähnelt. Forschende der ETH Zürich und der Universität Basel haben nun einen Durchbruch erzielt, indem sie auf einen natürlichen Feind des Erregers setzen – ein spezielles Virus aus dem Abwasser, das E. coli K1 zwingt, seine schützende Hülle abzustreifen und dadurch bekämpfbar macht.
E. coli K1 in der Darmflora
E. coli K1 ist bei jedem dritten gesunden Menschen Teil der Darmflora. Als stiller Mitbewohner verursacht das Bakterium dort keine Probleme – andere Bakterien und ein funktionierendes Immunsystem halten es in Schach. Ist eine werdende Mutter Trägerin des Erregers, kann es bei der Geburt jedoch zu einer Übertragung auf das Kind und in dessen Darm kommen. Bei Frühgeborenen mit noch schwachen Abwehrfunktionen kann der Erreger in die Blutbahn gelangen und ins Gehirn wandern, wo er eine schwere Entzündung verursacht.
Erreger erst schwächen, dann bekämpfen
Die Forschenden unter der Leitung von Emma Slack, Professorin für Schleimhaut-Immunologie an der ETH Zürich, und Médéric Diard, Professor für Infektionsbiologie am Biozentrum der Universität Basel, möchten, dass es gar nicht erst zu einer Übertragung kommt. Sie verfolgen die Idee, bei schwangeren Frauen, die den Erreger im Darm tragen, ihn zu eliminieren.
Bereits vor einem Jahr entwickelten die beiden Forschenden aus Zürich und Basel gemeinsam ein Konzept, um andere im Darm lebende Krankheitserreger auszumerzen. Damals setzten sie auf eine Kombinationstherapie aus zwei Komponenten: einer Schluckimpfung, welche das krankmachende Bakterium schwächt, gefolgt von einer Dosis gutartiger Mikroben, die dem geschwächten Erreger die Nahrung streitig machen, ihn aushungern und letzten Endes verdrängen. In Versuchen an Mäusen zeigten die Forschenden damals, dass man mit diesem Ansatz bestimmte Salmonellen und E.-coli-Stämme im Darm beseitigen kann.
Dreifachstrategie gegen den geschützten Erreger
Der K1-Typ von E. coli ist jedoch ein zäher Gegner: Anders als andere E.-coli-Bakterien wird dieser Typ von einer glitschigen äußeren Schicht geschützt. Sie verhindert, dass die durch die Schluckimpfung gebildeten Antikörper das Bakterium angreifen können. Das Forschungsteam um Slack und Diard ergänzte deshalb seinen bisherigen zweiteiligen Ansatz um eine dritte Komponente: Bakteriophagen (Phagen). Das sind Viren, die spezifisch Bakterien befallen und töten.
Allerdings können sich die Bakterien der Gefahr durch die Phagen entziehen, indem sie sich verändern. Die Phagen greifen die Bakterien an, indem sie an deren Schutzschicht andocken. Die Bakterien versuchen dies zu verhindern: in einer Art schnellen Evolution entledigen sich dieser Schicht. Schnell heißt in diesem Fall: Weil die Bakterien so zahlreich sind und sie sich so schnell vermehren, brauchen sie weniger als 24 Stunden, um sich anzupassen. „Es handelt sich im Grunde um einen Resistenzmechanismus der Bakterien gegenüber den Phagen“, sagt Slack. „Diesen machen wir uns zunutze: Gegen K1-Bakterien ohne Schutzschicht wirken die durch die Schluckimpfung gebildeten Antikörper.“
Phagen aus dem Abwasser isoliert
Teil des Projekts war die Suche nach wirksamen Phagen-Stämmen. Wissenschaftler:innen finden Phagen meist dort, wo viele Bakterien leben: in nährstoffreichen Gewässern, in der Darmflora oder besonders häufig im Abwasser und in Kläranlagen. Für die in dieser Studie verwendeten Phagen wurden die Forschenden vom Biozentrum Basel in Abwasserproben aus der Kläranlage der Agglomeration Luzern fündig. Im Labor gelang es ihnen, aus solchen Proben mehrere Phagen zu isolieren, die das Bakterium E. coli K1 besonders effizient angreifen.
Erfolgreiche Versuche mit trächtigen Mäusen
In Versuchen mit trächtigen Mäusen, die die Forschenden zuvor mit krankmachenden E. coli K1 infizierten, konnten sie die Wirksamkeit ihrer Dreifachtherapie aufzeigen: Die Forschenden verabreichten diesen Mäusen erstens Phagen, die die Bakterien dazu zwingen, ihre Schutzhülle abzustreifen, zweitens eine Schluckimpfung, die im Darm Antikörper erzeugt, die die Bakterien schwächen, sowie drittens ein harmloses probiotisches Konkurrenzbakterium, das gegen die geschwächten Bakterien eine Chance hat und dessen ökologische Nische im Darm besetzen kann.
Bei einem Kontrollexperiment, bei dem die Forschenden die Muttertiere nicht therapierten, wurde E. coli K1 bei der Geburt auf 83% der Jungtiere übertragen. Die Dreifachtherapie hingegen reduzierte E. coli K1 im Darm der Mutter stark, sodass der Erreger nur auf 23% der Jungtiere übertragen wurde. Die restlichen Jungtiere waren geschützt.
Alternative zu Antibiotika
Die Forschenden möchten ihren Ansatz nun weiterverfolgen, um daraus eine Therapie für Menschen zu entwickeln. In einer Welt, in der wirksame Antibiotika immer öfters fehlen, brauche es neue Therapieansätze, sagt Slack. „Bakterien wie E. coli K1 sind schwierig zu bekämpfen. Unser Ansatz ist möglicherweise der einzige, mit dem dieser Erreger und andere ohne Antibiotika bekämpft werden können.“
Auf dem Weg zu einer wirksamen Therapie für Menschen sieht die ETH-Professorin keine größeren Hürden: „Schluckimpfungen, Probiotika und auch Phagen werden in der Medizin alle schon angewendet“, sagt sie. Auch werde es möglich sein, alle drei Komponenten gemeinsam in eine Kapsel zu verpacken, die man einfach schlucken könne. Außerdem planen die Wissenschaftler:innen Projekte, in denen sie mit demselben Ansatz auch andere Bakterien als E. coli K1 bekämpfen wollen, darunter multiresistente Erreger, gegen die viele Antibiotika nicht mehr wirken.
Quelle:Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
Literatur:
- (1)
Larsson L et al. (2026): Phage-steering permits antibody-mediated clearance of E. coli K1 from the gut. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-026-70808-2