Bedeutung in Forschung und Medizin

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Bedeutung in Forschung und Medizin

Ausblick

Escherichia coli hat wie kein anderes Bakterium die Aufmerksamkeit der

Bakteriologen und Infektiologen seit nunmehr 120 Jahren und die der Biochemiker,

Molekularbiologen und Genetiker seit etwa 60 Jahren auf sich

gelenkt. Fundamentale allgemeingültige Erkenntnisse beispielsweise zur Stoffwechselregulation,

zum Gentransfer, zur Antibiotikaresistenz, aber auch zu

den molekularbiologischen Prinzipien der Pathogenese von Infektionserkrankungen

sind mit und an diesem außergewöhnlichen Mikroorganismus, der in

der Natur in vielen tausend Varianten vorkommt, erforscht worden. Die

mikroökologische Bedeutung von E. coli im Gastrointestinaltrakt – erstmals

beschrieben von ESCHERICH (1885) – wurde durch NISSLEs Entdeckung des

Koliantagonismus untermauert (NISSLE, 1916) und findet seitdem erfolgreich

therapeutische Anwendung durch Verwendung von E. coli NISSLE 1917 als

Wirkstoff des Präparats Mutaflor ® . Als ursprünglich physiologischer Darmbewohner

(„E.-coli-Wildtyp“) besitzt der EcN-Stamm Eigenschaften, vor allem

in Hinsicht auf Apathogenität, kombiniert mit Fitness und Kolonisationsfähigkeit,

die ihn in den letzten Jahren für Genetiker und Molekularbiologen,

Infektionsbiologen, Mediziner und andere Forscher zu einem weiteren

„beliebten Versuchstier“ unter den Kolibakterien gemacht haben. So wird

dieser besondere E.-coli-Stamm in der wissenschaftlichen Grundlagenforschung

gern als Referenzstamm für die verschiedensten Untersuchungen

und als Modellorganismus für die Untersuchung des „crosstalk“ zwischen

normalen Darmbakterien und den Epithelzellen des Wirtes genutzt.

Die moderne molekulare Gentechnik erlaubt die schnelle und gezielte Beeinflussung

der genetischen Ausstattung von Bakterien. Damit könnten maßgeschneiderte

Bakterienstämme, z.B. gentechnisch veränderte E. coli, mögliche

neue therapeutische Ansätze für die Behandlung einer Reihe von Erkrankungen

darstellen, wie etwa chronisch entzündliche Darmerkrankungen, bakteriell

verursachte Durchfallerkrankungen oder Darmfunktionsstörungen. Weiterhin

gibt es erste Versuche zur Prävention von HIV-Infektionen durch genetisch

modifizierte Kolibakterien.

E. coli Nissle 1917 ist prinzipiell in der Lage, den Darm zu besiedeln, besitzt

keine Virulenzfaktoren und ist apathogen. Der Stamm könnte so als „Transportvehikel“

für die intestinale In-situ-Synthese rekombinanter Therapeutika

verwendet werden. Möglich wäre eine gezielte therapeutische Beeinflussung

des bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen gestörten mukosalen

Immunsystems durch den Einsatz von E. coli Nissle 1917 als rekombinanter

Antigen-Carrier für immunmodulatorische Moleküle, z. B. antiinflammatorische

Cytokine. Neben einer lokalen Immunmodulation durch gezielte

Wirkstofffreisetzung im Darm ließe sich hierbei möglicherweise auch eine

systemische Beeinflussung von Autoimmunerkrankungen erzielen.

Eine mögliche Prävention von HIV-Infektionen könnte der Schutz der Schleimhäute

von Darm und Vagina, den häufigsten Übertragungswegen für AIDS-

Viren, mit Hilfe antiviraler Medikamente sein. Eine amerikanische Forschergruppe

an den National Institutes of Health in Bethesda erforscht den

E. coli Stamm Nissle 1917 als Carrier für die In-situ-Synthese eines antiviralen

Proteins (RAO et al., 2005).

Magen

Duodenum

log Bakterien / g Gewebe

10

9

8

7

6

5

4

Jejunum

Colon

Caecum

Rectum

Anus

Duodenum Jejunum Ileum Caecum Colon Rectum Vagina

Abb. 36 Nachweis eines rekombinaten Derivats von E. coli Nissle 1917 (EcN) in verschiedenen

Darmabschnitten und Organen bei Mäusen nach oraler bzw. rektaler Verabreichung

von 5 x 10 8 lebenden Zellen. EcN wurde so modifiziert, dass er ein antiviral wirkendes

Anti-HIV-Peptid sezernierte. Dies führte im Mausmodell zum Schutz vor einer Infektion

mit einem HIV-verwandten, mäusepathogenen Virus (nach RAO et al., 2005).

Ileum

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