Mit Zuversicht und Durchhaltevermögen
Tanja Schneider sucht nach Antibiotika mit neuen Wirkmechanismen.
Seit mehr als zehn Jahren erforscht Dr. Tanja Schneider das Wechselspiel von Bakterien und Antibiotika und es gibt kaum einen Angriffsort oder einen Wirkmechanismus, den sie nicht im Detail kennt. Seit letztem Jahr bringt sie ihr Wissen nun als Leiterin einer Nachwuchsgruppe im DZIF ein und betreibt an der Universität Bonn mit großem Engagement die Suche nach neuen Wirkstoffen.
„Wir brauchen ganz dringend neue Antibiotika, die Situation ist dramatisch“, mahnt die junge Wissenschaftlerin. Immer mehr Bakterien würden Resistenzen gegen die etablierten Antibiotika entwickeln, immer weniger neue Wirkstoffe würden von der Pharmaindustrie entwickelt. „Wenn es so weitergeht, könnten wir uns bald wieder in einer Prä-Antibiotika-Ära befinden“, befürchtet Tanja Schneider. Schon heute gebe es immer wieder Fälle, in denen kein Antibiotikum mehr hilft. Doch Pessimismus ist nicht ihre Sache und bei der Frage nach der Zukunft der Forschungsarbeiten im DZIF hellt sich ihre Miene rasch wieder auf: „Ich bin zuversichtlich, dass wir neue Wirkstoffe und Angriffsorte finden können.“ Ihr Optimismus kommt nicht von ungefähr, ist Schneider doch in den letzten Jahren den bakteriellen Zielstrukturen ganz genau auf den Grund gegangen.
Bereits in ihrer Diplomarbeit am Institut für Medizinische Mikrobiologie und Immunologie der Universität Bonn ging es um die Funktion eines Antibiotikums und fortan ließ dieses Thema die Biologin nicht mehr los. In ihrer anschließenden Doktorarbeit hat sie sich dann die Biosynthese der bakteriellen Zellwand von Staphylococcus aureus im Detail angeschaut. Die bakterielle Zellwand ist einer der bevorzugten Angriffspunkte für viele Antibiotika. Da sie in menschlichen Zellen in der Form nicht vorkommt, eignet sie sich besonders gut als Ziel für Antibiotika. Auch die große Gruppe der ß-Lactam-Antibiotika, zu denen das bekannte Penicillin gehört, greift beim Zellwandaufbau ein und verursacht in der Folge den Tod der Bakterien.
„Meine Doktorarbeit war reine Grundlagenforschung, die uns aber letztendlich viele Informationen über mögliche Zielstrukturen geliefert hat, die wir für die Untersuchung von Wirkmechanismen der Antibiotika benötigen“, erklärt Tanja Schneider. Und so ist es nicht verwunderlich, dass auf die Doktorarbeit und weitere Forschungsjahre als Postdoktorandin ein Abstecher in die Pharmaindustrie folgte: Im Rahmen eines EU-Projekts ging die Wissenschaftlerin für einige Monate nach Kopenhagen, wo sie bei der Firma Novozymes den Wirkmechanismus eines fungalen Abwehrpeptids – dem Defensin Plectasin – weiter untersuchte. Der Abstecher in die Industrie brachte Tanja Schneider Erfahrungen und Kontakte, die auch für ihre Forschungsarbeiten im DZIF gebraucht werden. Steht doch die Translation, die Umsetzung der Forschung in Produkte, beim DZIF als Ziel an oberster Stelle.
Mit ihrer Nachwuchsgruppe, die in der TTU „Neuartige Antiinfektiva“ angesiedelt ist, arbeitet Tanja Schneider nun daran, neue Targets – Zielstrukturen für Antibiotika – zu identifizieren. Dabei konzentrieren sich die Forscher auch auf Enzyme, Strukturen und Synthesewege, die bisher noch keine direkten Angriffsorte für Antibiotika darstellten und somit bestehende Resistenzmechanismen umgehen könnten. Um hier möglichst schnell fündig zu werden, entwickelt Tanja Schneider neue, empfindliche Screening-Verfahren, mit denen möglichst viele Stoffe in kurzer Zeit getestet werden können. Die Natürliche Wirkstoff-Bibliothek, die im Rahmen des DZIF eine große Zahl an möglichen Wirkstoffen aus verschiedenen Laboren zur Verfügung stellt, bietet ausreichend Substanzen für das Screening. „Dieser Zusammenschluss im DZIF ist absolut einzigartig“, schwärmt Tanja Schneider. Neue Extrakte, neue Quellen stehen zur Verfügung und der Austausch mit Experten verschiedener Forschungsrichtungen funktioniere problemlos. „Ich sehe ein großes Potenzial, in diesem Umfeld etwas Neues zu finden“, freut sich Tanja Schneider. Ihren leuchtenden Augen sieht man an, dass „der Spaß immer stärker war als der Frust“, der ja bei Forschungsarbeiten nie ganz ausbleibt.
Ein funktionsfähiges Screening-System hat sie bereits etabliert, das nicht nur die antibiotische Wirkung anzeigt, sondern im gleichen Testlauf auch Aufschluss über den Wirkmechanismus geben kann. „Das Target-basierte Screening in der Vergangenheit hat keine neuen Antibiotika auf den Markt gebracht“, erklärt die Biologin, die auch in ihrer Freizeit gern an kniffligen Systemen herumbastelt: Oldtimer und Motorräder sind das Hobby der Technik-begeisterten Forscherin.
Immer nur Bonn, gibt es dafür einen Grund? Tanja Schneider lacht: „Eigentlich nicht, das hat sich einfach aus den Projekten so ergeben. Sobald ich eines abgeschlossen hatte, ergab sich irgendwie schon das nächste.“ Wenn etwas funktioniere, dann bleibe sie dabei. Und solange sie noch Wissenslücken habe, müsse sie weitersuchen, so eine weitere Erklärung für ihr Durchhaltevermögen und die absolute Treue zum Thema Bakterien und Antibiotika. Dass man sie mit ihrem Know-how ungern fortgehen ließ, ist sicher auch ein Grund, den sie aber von sich aus nicht nennt.
Neben der Etablierung von sensitiven Screening-Systemen verfolgen Tanja Schneider und ihr Team auch andere Strategien. Eine davon ist die sogenannte Kombinationstherapie, mit der die Wirkung von etablierten Antibiotika – wie beispielsweise ß-Lactame – durch die Kombination mit einem anderen Substanz so verstärkt werden soll, dass bereits resistente Keime wieder empfindlich werden. Hier sieht die Forscherin großes Potenzial, denn die bakteriellen Strukturen und Wege beispielsweise in der Zellwandsynthese sind außerordentlich komplex und miteinander vernetzt. Dreht man an einer Schraube, hat das Auswirkungen an anderer Stelle.
Die Bonner Wissenschaftler konnten zusammen mit Forschern der Firma Merck den Wirkmechanismus für eine neue Substanz aufklären. Die Substanz – Murgocil – ist gegen MRSA-Stämme (Methicillin-resistenter St. aureus) wirksam. Diese Bakterien sind gefürchtete Krankenhauskeime, denn herkömmliche ß-Lactam-Antibiotika können ihnen nichts mehr anhaben. In einer aktuellen Veröffentlichung in der Zeitschrift ACS Chemical Biology (Vol 8/11, 2013) stellen die Wissenschaftler Murgocil vor: Ein kleines synthetisches Molekül, das ein Enzym hemmt, welches am Aufbau der Zellwand beteiligt ist.
Immer wieder spielt sie eine Rolle, die bakterielle Zellwand als Angriffspunkt für Wirkstoffe – Tanja Schneider sieht viele Möglichkeiten, um zu neuen Medikamenten zu kommen. „Es wird niemals langweilig in der Antibiotikaforschung“, ist sie sich ganz sicher. Und solange es noch etwas zu entdecken gibt auf diesem Gebiet, bleibt sie dabei – getreu ihrem Motto „Never change a running system“. Ein Glück für das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung.
