Synthetische Biologie: Bakteriophagen gegen Bakterien

Die Natur ist keine Idylle, in ihr wird gekämpft, mit Zähnen und Klauen, Chemie und Biologie. Da setzen etwa Bakterien und Pilze harte Gifte ein, um sich Konkurrenz vom Leib zu halten, der Chemiker Alexander Fleming bemerkte es 1928 am Schimmelpilz Penicillium notatum, sein Zellgift löst Bakterienwände auf. Damit hatte man erstmals eine Waffe gegen die ältesten und ärgsten Plagen - die Infektionskrankheiten -, und was für eine: Antibiotika wirkten so schlagend, dass der ewige Feind besiegt schien, auf Dauer. In den 60er-Jahren wurden an den Universitäten die Mikrobiologie-Institute geschlossen, es rächte sich, 1997 tauchte in einem Hospital in Japan erstmals ein tödliches Bakterium auf, das gegen alle Antibiotika resistent war.

Wunderwaffen, stumpf geworden

Die Wunderwaffe war stumpf geworden, 50 Jahre Übernutzung hatten dafür gesorgt. Die Pharmakologie steht mit leeren Händen da, behilft sich mit Verbesserung des Alten, neue Antibiotika sind kaum auf dem Weg, das Arsenal der Chemiewaffen gegen Bakterien ist schlecht bestückt. Deshalb besinnt man sich periodisch auf das der Biowaffen, in der nicht einzelne Zellgifte wie Penicillin aufgeboten werden, sondern ganze Kampfmaschinen: Bakteriophagen. Die befallen Bakterien so wie Viren unsere Zellen befallen, sie dringen ein, lassen sich vermehren und töten schließlich die Wirte. Beide bevölkern ein Schattenreich, bei dem man lange streiten kann, ob es belebt ist oder nicht: Phagen (und Viren) können sich nicht aus eigener Kraft reproduzieren, sie lassen ihre Wirte/Opfer das tun; aber sie haben die genetische Information, mit der sie die Wirte umprogrammieren und - nach getaner Arbeit - umbringen.

Lebt so etwas oder nicht? Töten kann es! Das bemerkte ein britischer Chemiker 1896 an extrem verschmutztem Gangeswasser. Just diese Brühe brachte Cholerabakterien zu Tode. Dass das an Bakteriophagen lag, zeigte 1916 Félix d'Herelle (Pasteur Institute, Paris), er gab den Winzlingen - in jedem Tropfen Abwasser sind Millionen - den Namen, er setzte sie 1919 erstmals in der Medizin ein, heilte einen Patienten mit Ruhr. Das löste eine weltweite Hausse aus, die Pharmaindustrie stieg ein, die Literatur hielt mit: Sinclair Lewis ließ in „Arrowsmith" einen Pestausbruch mit Phagen besiegen.

Aber in den 30ern war alles vorbei, Phagen wirkten oft nicht, und dann kam Flemming mit dem Penicillin. Bald wurde nur noch an einem Ort der Erde geforscht, in Tiflis in Georgien, Stalin persönlich hatte einem Schüler von d'Herelle seinen Segen gegeben. Den ließ Geheimdienstchef Berija später erschießen, aber die Forschung hielt sich: Sanitäter der Roten Armee kurierten im Zweiten Weltkrieg Verwundete mit Phagen, auch in den Sezessionskriegen der zerfallenen Sowjetunion in den 90ern kamen sie zum Einsatz.

Stalins Erbe, auch im Westen begehrt

Der Westen wurden hellhörig, ein neuer Phagen-Boom kam, er ebbte wieder ab, es gab Sicherheitsbedenken, es gab Resistenzen. Wunderwaffen sind auch Phagen nicht, deshalb kommt der nächste Anlauf bescheidener: James Collins (Boston University) will Antibiotika und Phagen kombinieren, ähnlich wie Impfstoffe und Adjuvantien kombiniert werden, Letztere verstärken die Wirkung der Impfstoffe. Die der Antibiotika sollen die Phagen dadurch steigern, dass sie die Bakterien nicht hart attackieren, sondern schwächen, eher unauffällig, auf dass die Bakterien nicht mit Resistenz reagieren. Deshalb sollen sie keine zentralen Regionen angreifen, sondern etwa die „SOS-Antwort", die wird zur Reparatur beschädigter DNA aktiv.

In der Natur attackieren Phagen dort nicht. Deshalb werden sie umgebaut, man benutzt sie (nur) als Vehikel, um beliebige Gene ins Bakterieninnere zu transportieren. Im Labor funktioniert das - es steigert die tödliche Kraft von Antibiotika um mehrere Größenordnungen -, das „proof of principle" ist geleistet (Pnas, 20. 2.). Käme es auch in die Praxis, wäre es die erste Anwendung der „synthetischen Biologie", die ganz neue Lebewesen kreiert, in der Medizin. Allerdings mahnen die Forscher zur Vorsicht: Man möge erste Tests nicht in der Human-, sondern in der Veterinärmedizin ausführen, oder noch besser: in der Industrie. Auch die hat mit Bakterien zu kämpfen, die als Biofilme Leitungssysteme blockieren können.