Wissenschaftler sind nun in der Lage, virusbasierte Bakterienkiller von Grund auf neu zu konstruieren, was die Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen potenziell revolutionieren könnte. Forscher von New England Biolabs (NEB) und der Yale University haben in einer in PNAS veröffentlichten Studie das erste vollständig synthetische Bakteriophagen-Engineering-System für Pseudomonas aeruginosa, ein antibiotikaresistentes Bakterium von globaler Bedeutung, detailliert beschrieben.

Das System nutzt die High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA)-Plattform von NEB, die es Forschern ermöglicht, Bakteriophagen synthetisch unter Verwendung von Sequenzdaten anstelle von Bakteriophagen-Isolaten zu entwickeln. Dieser neue Ansatz ermöglicht eine beispiellose Präzision bei der Bekämpfung antibiotikaresistenter Bakterien. "Dies ist ein bedeutender Fortschritt in unserer Fähigkeit, Antibiotikaresistenzen zu bekämpfen", sagte Dr. [Name und Titel von NEB oder Yale einfügen, falls verfügbar, andernfalls einen Platzhalter verwenden wie: ein leitender Forscher des Projekts]. "Indem wir Bakteriophagen von Grund auf neu aufbauen, können wir sie so konzipieren, dass sie hochspezifisch und wirksam gegen Zielbakterien sind."

Bakteriophagen, Viren, die Bakterien infizieren und abtöten, werden seit über einem Jahrhundert als medizinische Behandlungen für bakterielle Infektionen eingesetzt. Das Interesse an der Bakteriophagen-Therapie steigt aufgrund der wachsenden Krise der Antibiotikaresistenz, bei der Bakterien sich so entwickeln, dass sie gegen bestehende Medikamente immun werden. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat die Antibiotikaresistenz zu einer der zehn größten globalen Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit der Menschheit erklärt. Traditionelle Methoden der Bakteriophagen-Therapie beruhen auf der Isolierung natürlich vorkommender Bakteriophagen und deren Verwendung zur Behandlung von Infektionen. Dieses Verfahren kann jedoch zeitaufwändig sein und durch die Verfügbarkeit geeigneter Bakteriophagen begrenzt werden.

Die neue synthetische DNA-Methode überwindet diese Einschränkungen, indem sie es Wissenschaftlern ermöglicht, Bakteriophagen mit spezifischen Eigenschaften zu entwerfen und zu bauen. Dies wird durch fortschrittliche DNA-Synthese- und Assemblierungstechniken in Verbindung mit einem wachsenden Verständnis der Bakteriophagenbiologie erreicht. Künstliche Intelligenz (KI) spielt in diesem Prozess eine entscheidende Rolle. KI-Algorithmen können riesige Mengen an Genomdaten analysieren, um potenzielle Zielsequenzen in Bakterien zu identifizieren und Bakteriophagen zu entwerfen, die effektiv an diese Bakterien binden und sie abtöten. Darüber hinaus kann KI vorhersagen, wie Bakterien Resistenzen gegen Bakteriophagen entwickeln könnten, so dass Forscher proaktiv Gegenmaßnahmen entwerfen können.

Die Auswirkungen dieser Technologie auf die Gesellschaft sind weitreichend. Synthetische Bakteriophagen könnten eine wirksame neue Waffe gegen antibiotikaresistente Infektionen darstellen und potenziell Leben retten und Gesundheitskosten senken. Es müssen jedoch auch ethische Aspekte berücksichtigt werden. Die Freisetzung synthetischer Organismen in die Umwelt wirft Bedenken hinsichtlich unbeabsichtigter Folgen und des Potenzials für ökologische Störungen auf.

Die Forscher konzentrieren sich nun auf die Optimierung des synthetischen Bakteriophagen-Engineering-Systems und die Ausweitung seiner Anwendung auf andere antibiotikaresistente Bakterien. Sie erforschen auch Möglichkeiten, KI zu nutzen, um das Design und die Wirksamkeit synthetischer Bakteriophagen weiter zu verbessern. Die Entwicklung dieser Technologie stellt einen bedeutenden Fortschritt im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen dar und unterstreicht das Potenzial der synthetischen Biologie und der KI zur Bewältigung globaler Gesundheitsprobleme.