Ärzte Zeitung online, 01.04.2009

Mini-Eiweiße für sichere Implantate - Schutz vor Infektionen

KARLSRUHE (eb). Wissenschaftlern des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) / Biologische Grenzflächen (IBG) ist es gelungen, hochwirksame Eiweißketten zu identifizieren, die als antibakterielle Schutzschicht auf Implantaten geeignet sind. Damit könnten weltweit zigtausende Infektionen nach Implantat-Operationen verhindert werden.

Veränderte Oberfläche: Nach dem Kontakt mit einem oberflächenaktiven Eiweiß entstehen auf der Oberfläche des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa kleine Bla-sen und Wölbungen.

Foto: Nelly Panté, University of British Columbia

Jährlich erhalten weltweit zwischen 50 bis 100 Millionen Menschen Implantate. Bei bis zu sieben Prozent der Patienten kommt es zu ernsthaften Komplikationen aufgrund von Infektionen. Die Prävention solcher Infektionen hat daher eine hohe Priorität.

Die IBG-Wissenschaftler haben zusammen mit Kollegen der Universität British Columbia eine neue Screening-Methode entwickelt. Mit dem Verfahren lässt sich in kurzer Zeit eine große Anzahl von Verbindungen darauf testen, ob sie eine Infektion an einer Oberfläche abwehren können. Untersucht wurden so genannte antibakterielle Peptide, kleine Eiweiße, die aus einer kurzen Kette von Aminosäuren bestehen (Chemistry & Science, 1, 2009, 58). "Antibakterielle Peptide sind superfaszinierende Moleküle, die immer noch viele Mysterien in sich tragen", so Dr. Kai Hilpert, Nachwuchsgruppenleiter am IBG.

Die aus 12 bis 50 Aminosäuren bestehenden Eiweiße sind hochinteressant für die Infektionsbekämpfung, weil sie sowohl gramnegative wie auch grampositive Bakterien, aber auch Pilze, Viren oder Parasiten abtöten können. Auch im Immunsystem übernehmen die Mini-Eiweiße wichtige Funktionen. Doch obwohl man sie schon seit den sechziger Jahren kennt, ist ihre Wirkweise bis heute rätselhaft. Insbesondere gilt dies für die kurzkettigen Eiweiße, mit denen sich Kai Hilperts Team beschäftigt.

Bakterien umgibt eine Schutzschicht, die noch vor der eigentlichen Zellmembran liegt. Sie ist ungefähr zehnmal so dick wie die Mini-Eiweiße selbst. "Wir können zeigen, dass die Eiweiße eine Wirkung auf die Membran haben, wissen aber gleichzeitig, dass sie dort nicht hingelangen können", so Hilpert in einer Mitteilung des KIT.

Der IBG-Wissenschaftler und sein Team arbeiten zurzeit an der Optimierung und Automatisierung einer Screeningmethode, mit der später 8 000 bis 10 000 Substanzen in der Woche getestet werden sollen. Auf diese Weise wollen die KIT-Wissenschaftler hochwirksame Substanzen finden, die direkt auf Implantatoberflächen gebunden werden und dort Infektionen abwehren können.

Abstract der Studie "Screening and Characterization of Surface-Tethered Cationic Peptides for Antimicrobial Activity"

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