Die krankheitsverursachenden Stränge tragen zu den krankmachenden Eigenschaften der Tuberkulosebakterien bei.
Ein Team von Forschern der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne unter der Leitung von Dr. Vivek Thacker, der nun als Gruppenleiter am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg tätig ist, hat sich damit befasst, die Gründe dafür zu untersuchen, warum Tuberkulosebakterien dazu neigen, sich zu langen Strängen zu verbinden und wie sich dies auf ihre Fähigkeit zur Infektion auswirkt. Die Ergebnisse ihrer Forschung könnten potenziell zu neuen Therapieansätzen führen und wurden kürzlich in der Zeitschrift Cell veröffentlicht.
Mycobacterium tuberculosis
Mycobacterium tuberculosis, der Erreger von Tuberkulose, führt weltweit jährlich zu etwa 1,6 Millionen geschätzten Todesfällen. Das Spektrum möglicher Krankheitsverläufe reicht von einer erfolgreichen Abwehr der Infektion ohne jegliche Erkrankung bis hin zu einer chronischen Infektion, die zur Auszehrung und zum Tod führen kann. Diese beträchtliche Bandbreite hängt maßgeblich von der Reaktion des infizierten Wirtsimmunsystems ab. Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Erreger und Wirt ist ein zentrales Forschungsthema in der Abteilung für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg (UKHD) sowie an der Medizinischen Fakultät Heidelberg (MFHD).
Es ist seit Langem bekannt, dass Mycobacterium tuberculosis den sogenannten Cordfaktor produziert, der für die krankmachenden Eigenschaften des Erregers, seine Virulenz, von entscheidender Bedeutung ist. Zudem führt der Cordfaktor zu einem speziellen Wachstumsverhalten: Mycobacterium tuberculosis kann dicht gepackte Stränge aus vielen Bakterien bilden, die unter dem Lichtmikroskop beobachtet werden können. Bislang war jedoch weitgehend unklar, wie diese Stränge zu den krankheitsverursachenden Eigenschaften von Mycobacterium tuberculosis beitragen.
Lebendzellmikroskopie und „lung-on-chip“
Forscher unter der Leitung von Dr. Vivek Thacker haben in ihrer aktuellen Studie erstmals eine Verbindung zwischen diesem „mechanischen“ Wachstumsverhalten und der Infektionsbiologie von Mycobacterium tuberculosis hergestellt. Für diesen interdisziplinären Forschungsansatz griffen sie auf Lebendzellmikroskopie und synthetische Organmodelle, auch bekannt als „lung-on-chip“, zurück.
Ketten der Tuberkulosebakterien schnüren Zellkern ein
„Es ist uns gelungen, das mechanische Wachstumsverhalten auf zellulärer Ebene mit biologischen Funktionen zu verknüpfen“, erklärt Dr. Vivek Thacker. „Diese Mechanopathologie eröffnet ein vielversprechendes neues Forschungsfeld.“ Einige Aspekte dieses mechanischen Wachstumsverhaltens erinnern an Biofilme, die auch von anderen bedeutenden Erregern von Infektionskrankheiten wie Staphylokokken und Pseudomonaden gebildet werden. Diese Biofilme tragen ebenso zur Antibiotika-Resistenz und zur Hemmung der Wirtsabwehr bei. Die Verbindung zwischen physikalischem Wachstumsverhalten und Infektionsbiologie ist daher äußerst spannend und könnte neue Erkenntnisse für die dringend benötigte Entwicklung von Therapien liefern.
Professor Dr. Alexander Dalpke, der Ärztliche Direktor der Abteilung für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, äußert sich erfreut: „Wir freuen uns sehr, Dr. Vivek Thacker als exzellenten Wissenschaftler für die Arbeit hier in Heidelberg gewonnen zu haben. Er ergänzt die Forschungsschwerpunkte des Instituts und des Zentrums für Infektiologie auf ideale Weise. Ganz im Geiste der Ruperto Carola knüpft er Brücken zu benachbarten Forschungsgebieten, wie beispielsweise zur neuen Fakultät für Ingenieurwissenschaften. Seine anspruchsvollen Arbeiten mit Lebendzellmikroskopie und synthetischen Organmodellen weisen in die Zukunft und stärken die Infektionsmedizin in Heidelberg.“
Literatur
Richa Mishra , Melanie Hannebelle , Vishal P. Patil et al. (2023) Mechanopathology of biofilm-like Mycobacterium tuberculosis cords. Cell DOI: 10.1016/j.cell.2023.09.016
Quelle:
Medizinische Fakultät der Universität Heidelberg, Abteilung Medizinische Mikrobiologie und Hygiene, Zentrum für Infektiologie am UKHD
