Von Streptomyces produzierte Antibiotika | The Brazilian Journal of Infectious Diseases

Streptomyces

Streptomyces ist eine Gattung Gram-positiver Bakterien, die in verschiedenen Umgebungen wächst und eine pilzähnliche, fadenförmige Form aufweist. Die morphologische Differenzierung von Streptomyces beinhaltet die Bildung einer Schicht von Hyphen, die sich in eine Sporenkette differenzieren können. Dieser Prozess ist unter den Gram-positiven Bakterien einzigartig und erfordert einen spezialisierten und koordinierten Stoffwechsel. Die interessanteste Eigenschaft von Streptomyces ist die Fähigkeit, bioaktive sekundäre Metaboliten wie Antimykotika, Virostatika, Antitumormittel, Antihypertonika und vor allem Antibiotika und Immunsuppressiva zu produzieren.1Ein weiteres Merkmal der Gattung ist die komplexe mehrzellige Entwicklung, bei der die keimenden Sporen Hyphen mit mehrkernigem Luftmyzel bilden, das in regelmäßigen Abständen Septen bildet, die eine Kette von kernlosen Sporen bilden.4

Wenn eine Spore günstige Temperatur-, Nährstoff- und Feuchtigkeitsbedingungen vorfindet, wird der Keimschlauch gebildet und die Hyphen entwickeln sich. Es folgen die oberirdischen Hyphen, und eine Reihe von Stadien leitet die Organisation verschiedener Prozesse wie Wachstum und Zellzyklus ein. Die sporogene Zelle kann 50 oder mehr Kopien des Chromosoms enthalten; die Reihenfolge, Position und Segregation der Chromosomen während der Sporulation ist linear, wobei mindestens zwei Systeme (ParAB und FtsK) beteiligt sind, die zur Differenzierung und Septierung der apikalen Zellen in Sporenketten führen. Mehrere andere Gene, die für die Sporenbildung von Lufthyphen wesentlich sind, wurden in S. coelicolor nachgewiesen, z. B. die Gene whiG, whiH, whiI, whiA, whiB und whiD. Die Erklärung für das Vorhandensein von Sporen bei Streptomyces ist wahrscheinlich, dass diese Fragmente unter selektivem Druck myzelartig erschienen, was mit der Notwendigkeit zu tun haben könnte, außerhalb von Pflanzen und Wirbellosen oder in extremen Umgebungen zu überleben.

Die Fähigkeit der Sporen, in diesen feindlichen Umgebungen zu überleben, muss aufgrund des Pigments und des Aromas, die bei einigen Arten in den Sporen vorhanden sind,5 erhöht worden sein, was die Zellentwicklung und die Produktion von Sekundärmetaboliten stimuliert.6 Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Hyphenspitze, die als die wichtigste Region gilt, in der Membranproteine und Lipide sezerniert werden können, insbesondere im apikalen Bereich des Wachstums.7 Bei einigen Streptomyceten können Sekundärstoffwechsel und Differenzierung miteinander in Verbindung gebracht werden.8,9 Phylogenetisch gesehen gehören Streptomyceten zu den Actinobakterien, einer Gruppe von Gram-positiven Bakterien, deren genetisches Material (DNA) im Vergleich zu anderen Bakterien wie Escherichia coli (50%) zu 70% reich an GC ist. Die große Bedeutung, die Streptomyces beigemessen wird, ist zum Teil darauf zurückzuführen, dass sie zu den zahlreichsten und vielseitigsten Bodenmikroorganismen gehören, da sie eine große Menge an Metaboliten produzieren und Biotransformationsprozesse durchführen, Lignocellulose und Chitin abbauen können und eine grundlegende Rolle in den biologischen Kreisläufen organischer Stoffe spielen.10 Zwei Streptomyces-Arten sind besonders gut untersucht worden: S. griseus, die erste Streptomyces-Art, die für die industrielle Produktion eines Antibiotikums – Streptomycin – verwendet wurde, und S. coelicolor, die in genetischen Studien am häufigsten verwendete Art. Verschiedene Stämme wurden sequenziert und ihre Genome wurden kartiert (Tabelle 1).

Tabelle 1.

Streptomyces mit ihrer verfügbaren Genomsequenz.

Organismus GenBank Größe % CG Protein Bedeutung
S. celicolor AL645882.2 9.05Mb 72.0 7.825 Genetische Studien Bentley et al.10
S. avermitilis BA000030.3 9.11Mb 70.7 7.583 Antibiotikum (Avermictin) Omura et al.1
S. griseus AP009493.1 8.54Mb 72.2 7.138 Antibiotikum (Streptomicin) Ohnishi et al.4
S. bingchenggensis CP002047 11,93Mb 70,8 10.023 Antihelmintikum (Milbemicin) Wang et al.13
S. scabiei FN554889.1 10Mb 8.746 Phytopathogen Bignell et al.14
S. cattleya NC_016111 8.1Mb Antibiotika und Fluor-Metabolite Barbe et al.15

Das Genom von S. coelicolor beispielsweise kodiert für eine große Anzahl von sekretierten Proteinen (819), darunter 60 Proteasen, 13 Chitinasen/Chitosanasen, acht Cellulasen/Endoglucanasen, drei Amylasen und zwei Paktatlyasen. Streptomyces spielen auch eine wichtige Rolle bei der anfänglichen Zersetzung von organischem Material, vor allem bei saprophytischen Arten.11

Die Produktion der meisten Antibiotika ist artspezifisch, und diese sekundären Stoffwechselprodukte sind wichtig, damit die Streptomyces spp. mit anderen Mikroorganismen konkurrieren können, die mit ihnen in Kontakt kommen, oder sogar innerhalb derselben Gattung. Ein weiterer wichtiger Prozess, der die Produktion von Antibiotika beinhaltet, ist die Symbiose zwischen Streptomyces und Pflanzen, da das Antibiotikum die Pflanze vor Krankheitserregern schützt und die Pflanzenausscheidungen die Entwicklung von Streptomyces ermöglichen.12 Daten in der Literatur deuten darauf hin, dass einige Antibiotika als Signalmoleküle entstanden sind, die in der Lage sind, Veränderungen in der Expression einiger Gene zu induzieren, die nicht mit einer Stressreaktion verbunden sind.11

Antibiotika

Trotz der erfolgreichen Entdeckung von Antibiotika und der Fortschritte bei ihrer Herstellung sind Infektionskrankheiten immer noch die zweithäufigste Todesursache weltweit, und bakterielle Infektionen verursachen jährlich etwa 17 Millionen Todesfälle, von denen vor allem Kinder und ältere Menschen betroffen sind. Die Geschichte der von Streptomyces stammenden Antibiotika begann mit der Entdeckung von Streptothricin im Jahr 1942, und mit der Entdeckung von Streptomycin zwei Jahre später intensivierten die Wissenschaftler die Suche nach Antibiotika innerhalb der Gattung. Heute stammen 80 % der Antibiotika aus der Gattung Streptomyces, wobei die Aktinomyceten die wichtigsten sind.16 Dies ist in Abb. 1 zu sehen.

Schlüsselergebnisse und Daten der Antibiotika. Highlights der Streptomyces.
Abb. 1.

Schlüsselergebnisse und Daten der Antibiotika. Highlights der Streptomyces.

(0.39MB).

Wirkungsmechanismus von Antibiotika

Die molekulare Basis dieser Wirkung ist gut verstanden und die wichtigsten Angriffspunkte sind bekannt. Sie werden nach der Interaktion von Antibiotika mit wesentlichen Zellfunktionen klassifiziert, dem grundlegenden Prinzip der Hemmung des Bakterienwachstums.17 Dies ist ein komplexer Prozess, der mit der physikalischen Interaktion des Moleküls und seiner spezifischen Ziele beginnt und biochemische, molekulare und strukturelle Veränderungen beinhaltet, die auf mehrere zelluläre Ziele wirken, wie z.B.: 1) DNA-Replikation, 2) RNA-Synthese, 3) Zellwandsynthese und 4) Proteinsynthese (Abb. 2).

Schematische Darstellung des Ziels und des Wirkmechanismus bestimmter Antibiotika.
Abb. 2.

Schematische Darstellung des Ziels und des Wirkmechanismus bestimmter Antibiotika.

(0.26MB).

DNA-Replikation

DNA-Gyrase (Topoisomerase) kontrolliert die Topologie der DNA, indem sie das Spaltmuster und die DNA-Bindung katalysiert. Diese Reaktion ist wichtig für die DNA-Synthese und die mRNA-Transkription, und die Komplex-Chinolon-Topoisomerase-DNA-Spaltung verhindert die Replikation, was zum Tod der Bakterien führt.18-20

RNA-Synthese

Die DNA-abhängige RNA-Polymerase vermittelt den Transkriptionsprozess und ist der Hauptregulator der Genexpression in Prokaryonten. Der enzymatische Prozess ist für das Zellwachstum unerlässlich, was ihn zu einem attraktiven Ziel für Antibiotika macht. Ein Beispiel ist Rifamycin, das die RNA-Synthese hemmt, indem es eine stabile Verbindung mit hoher Affinität zur β-Untereinheit im RNA/DNA-Kanal herstellt, die aktive Stelle abtrennt, indem es die Einleitung der Transkription hemmt und den Weg des Wachstums der Ribonukleotidkette blockiert.18-20

Zellwandsynthese

Die bakterielle Zellwand besteht aus Peptidoglykan, das zur Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks beiträgt und die Fähigkeit verleiht, in verschiedenen Umgebungen zu überleben. Die Peptidoglykan-Biosynthese erfolgt in drei Stufen: Die erste Stufe findet im Zytoplasma statt, wo Vorstufen mit niedrigem Molekulargewicht synthetisiert werden. In der zweiten Phase wird die Zellwandsynthese durch membrangebundene Enzyme katalysiert; und in der dritten Phase wirkt das Antibiotikum, indem es die β-Lactame und die Polymerisation der Glykansynthese der Zellwandenzyme verhindert und auf die Transpetidaden einwirkt.18-20

Proteinsynthese

Der Translationsprozess der mRNA erfolgt in drei Phasen: Initiation, Elongation und Terminierung unter Beteiligung zytoplasmatischer Ribosomen und anderer Komponenten. Das Ribosom besteht aus zwei Untereinheiten (50S und 30S), die die Hauptziele des Antibiotikums sind, das die Proteinsynthese hemmt. Makrolide wirken, indem sie die 50S-Untereinheit blockieren und so die Bildung der Peptidkette verhindern; Tetracyclin wirkt in der 30S-Untereinheit, indem es den Zugang der Aminoacyl-tRNA zum Ribosom blockiert; Spectinomycin beeinträchtigt die Stabilität der Peptidyl-tRNA-Bindung an das Ribosom; und Streptomycin, Kanamycin und Gentamicin wirken auf die 16S-rRNA, die Teil der 30S-Ribosom-Untereinheit ist.18-20

Zytoplasmamembran

Die Zytoplasmamembran wirkt als Diffusionsbarriere für Wasser, Ionen und Nährstoffe. Die Transportsysteme bestehen hauptsächlich aus Lipiden, Proteinen und Lipoproteinen. Daptomycin dringt calciumabhängig in die Zytoplasmamembran von Bakterien ein, bildet Ionenkanäle und löst die Freisetzung von intrazellulärem Kalium aus. Mehrere Antibiotika können eine Störung der Membran verursachen. Diese Wirkstoffe können in kationische, anionische und neutrale Wirkstoffe unterteilt werden. Die bekanntesten Verbindungen sind Polymyxin B und Colistemethat (Polymyxin E). Die Polymyxine sind nicht weit verbreitet, da sie für die Niere und das Nervensystem giftig sind.18-20 Das neueste Antibiotikum, das 2006 von Merck auf den Markt gebracht wurde (Platensimycin), hat einen anderen Wirkmechanismus als die vorherigen, da es durch Hemmung der Beta-Ketoacyl-Synthasen I / II (FabF / B) wirkt, die Schlüsselenzyme bei der Produktion von Fettsäuren sind, die für die bakterielle Zellmembran notwendig sind.13

Resistenz

Nikaido20 zufolge werden jährlich 100.000 Tonnen Antibiotika hergestellt, die in der Landwirtschaft, der Lebensmittelindustrie und im Gesundheitswesen eingesetzt werden. Ihr Einsatz hat sich auf die Bakterienpopulationen ausgewirkt und zu einer Antibiotikaresistenz geführt. Diese Resistenz kann auf genetische Veränderungen wie Mutationen oder den Erwerb von Resistenzgenen durch horizontale Übertragung zurückzuführen sein, was am häufigsten bei Organismen unterschiedlicher Taxonomie vorkommt.21,22 Mutationen können zu Veränderungen am Wirkort des Medikaments führen und die Wirkung des Antibiotikums behindern.23 Die meisten Resistenzgene befinden sich im selben Cluster wie das Gen für die Antibiotikabiosynthese.24 In der Natur besteht die Hauptfunktion von Antibiotika darin, Konkurrenten zu hemmen, die durch chemische Modifikation (Hydrolyse) und Veränderungen des Wirkorts und der Membranpermeabilität zur Inaktivierung dieser Verbindungen veranlasst werden.25 Eine mit Streptomyces aus städtischem Boden durchgeführte Studie zeigte, dass die meisten Stämme gegen mehrere Antibiotika resistent sind, was darauf hindeutet, dass diese Gene in dieser Umgebung häufig vorkommen.20 Viele Resistenzgene befinden sich auf Plasmiden (Plasmid A), die durch Konjugation an einen anfälligen Stamm weitergegeben werden können; diese Plasmide sind stabil und können das Resistenzgen exprimieren.26 Die Empfindlichkeit gegenüber einem bestimmten Antibiotikum kann durch den physiologischen Zustand der Bakterien und die Konzentration des Antibiotikums beeinflusst werden; dies kann in Biofilmen durch einen Mechanismus beobachtet werden, der als Persistenzbildung bekannt ist – kleine Teilpopulationen von Bakterien überleben die tödliche Konzentration des Antibiotikums ohne spezifische Resistenzmechanismen, obwohl dieser Mechanismus keine hochgradige Resistenz hervorruft.27

Mikroorganismen, die in einem Biofilm wachsen, werden mit chronischen und wiederkehrenden Infektionen beim Menschen in Verbindung gebracht und sind resistent gegen antimikrobielle Mittel.28 Die Ausbreitung resistenter Stämme hängt nicht nur mit dem Einsatz von Antibiotika zusammen, sondern auch mit der Migration von Menschen, die resistente Stämme unter Menschen in abgelegenen Gemeinden verbreiten, in denen der Einsatz von Antibiotika sehr begrenzt ist.24 Aufgrund der Schwierigkeit, neue Antibiotika zu beschaffen, hat die Arzneimittelindustrie Änderungen an bestehenden Antibiotika vorgenommen; diese Halbsynthetika sind effizienter und weniger anfällig für die Inaktivierung durch Enzyme, die Resistenzen verursachen. Diese Praxis wurde zur Strategie für die heute verwendeten Antibiotika und ist als zweite, dritte und vierte Generation von Antibiotika bekannt.29,30

Genom und neue Antibiotika

Da die Genome einer großen Anzahl von Krankheitserregern verfügbar sind, wurden Hunderte von Genen als Ziele für neue Antibiotika bewertet. Ein Gen wird als essentiell erkannt, wenn das Bakterium nicht überleben kann, solange das Gen inaktiv ist, und es kann zum Ziel werden, wenn ein kleines Molekül seine Aktivität verändern kann.31 Genetische Analysen haben gezeigt, dass ein Gen eine Funktion kodieren kann, die in einem Bakterium wichtig ist, in einem anderen jedoch nicht.32 167 Gene wurden als essentiell für das bakterielle Wachstum eingestuft und sind potentielle Angriffspunkte für neue Antibiotika.33,34 GlaxoSmithKline hat Studien mit dem Antibiotikum GKS299423 durchgeführt, das auf die Topoisomerase II einwirkt, um zu verhindern, dass die Bakterien eine Resistenz entwickeln.35

Verwendung

Der weltweite Bedarf an antibakteriellen Wirkstoffen (Antibiotika) steigt ständig. Seit ihrer Entdeckung im 20. Jahrhundert haben die Antibiotika die Bedrohung durch Infektionskrankheiten erheblich verringert. Der Einsatz dieser „Wundermittel“ hat in Verbindung mit Verbesserungen der sanitären Einrichtungen, der Wohnverhältnisse, der Ernährung und der Einführung von Massenimpfungen zu einem dramatischen Rückgang der Todesfälle durch Krankheiten geführt, die früher weit verbreitet waren und oft tödlich endeten. Im Laufe der Jahre haben Antibiotika Leben gerettet und das Leiden von Millionen Menschen gelindert. Indem sie viele schwere Infektionskrankheiten unter Kontrolle hielten, trugen diese Medikamente auch zum Anstieg der Lebenserwartung in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts bei.

Die zunehmende Resistenz pathogener Organismen, die zu schweren, schwer zu behandelnden Infektionsformen führt, hat die Situation weiter verkompliziert, wie im Fall der Carbapenem-resistenten Klebsiella pneumoniae,36,37 und anderer Mikroorganismen.38 Infektionen, die durch resistente Bakterien verursacht werden, sprechen nicht auf die Behandlung an, was zu einer längeren Krankheit und einem höheren Sterberisiko führt. Behandlungsfehler führen auch zu langen Infektionszeiten mit hohen Resistenzraten, die die Zahl der in der Gemeinschaft zirkulierenden Infizierten erhöhen und so die Bevölkerung dem Risiko aussetzen, sich mit einem multiresistenten Stamm anzustecken.39

Wenn Bakterien gegen Antibiotika der ersten Generation resistent werden, muss die Behandlung auf Medikamente der zweiten oder dritten Generation umgestellt werden, die oft sehr viel teurer und manchmal toxisch sind. So kann beispielsweise das Medikament, das zur Behandlung von multiresistenten Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae und Mycobacterium tuberculosis benötigt wird, das Hundertfache der Medikamente der ersten Generation kosten, die zur Behandlung nicht resistenter Formen eingesetzt werden. Am besorgniserregendsten ist die Tatsache, dass die Resistenz gegen praktisch alle Antibiotika zugenommen hat.

Obwohl die Pharmaindustrie ihre Bemühungen zur Entwicklung neuer Medikamente verstärkt hat, um die bereits verwendeten zu ersetzen, deuten die derzeitigen Trends darauf hin, dass es für einige Infektionen in den nächsten zehn Jahren keine wirksamen Therapien geben wird. Der Einsatz von Antibiotika ist der entscheidende Faktor bei der Selektion von Resistenzen.40,41 Paradoxerweise kann eine unzureichende Verwendung durch mangelnden Zugang und unangemessene Behandlung eine ebenso wichtige Rolle spielen wie eine übermäßige Verwendung. Aus diesen Gründen ist eine ordnungsgemäße Anwendung vorrangig, um die Entstehung und Ausbreitung bakterieller Resistenzen zu verhindern. Patientenbezogene Faktoren sind die Hauptursachen für den unangemessenen Einsatz von Antibiotika. So glauben beispielsweise viele Patienten, dass neue und teure Medikamente wirksamer sind als ältere Medikamente.

Diese Wahrnehmung verursacht nicht nur unnötige Ausgaben, sondern fördert auch die Selektion von Resistenzen gegen diese neuen Medikamente sowie gegen die älteren Medikamente ihrer Klasse.42 Die Selbstmedikation mit Antibiotika ist ein weiterer wichtiger Faktor, der zur Resistenzbildung beiträgt, da die Patienten das Medikament möglicherweise nicht in ausreichender Menge einnehmen. In vielen Entwicklungsländern werden Antibiotika in Einzeldosen gekauft und nur so lange eingenommen, bis sich der Patient besser fühlt, was der Fall sein kann, bevor die Bakterien beseitigt sind.43

Ärzte können unter Druck gesetzt werden, Antibiotika zu verschreiben, um die Erwartungen der Patienten zu erfüllen, auch wenn keine entsprechenden Indikationen vorliegen, oder durch den Einfluss der Hersteller. Manche Ärzte neigen dazu, Antibiotika zu verschreiben, um Virusinfektionen zu heilen, wodurch sie bei anderen Infektionen unwirksam werden. In einigen kulturellen Kontexten werden Antibiotika, die per Injektion verabreicht werden, als wirksamer angesehen als orale Formulierungen. Krankenhäuser sind ein entscheidender Bestandteil des weltweiten Problems der Antibiotikaresistenz.14,44 Die Kombination aus hochgradig anfälligen Patienten, Patienten mit schweren Infektionen und intensivem und langem Antibiotikaeinsatz hat zu hochgradig resistenten nosokomialen Infektionen geführt, die schwer zu kontrollieren sind, was die Ausrottung des Erregers teuer macht.

Im September 2001 hat die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die erste globale Strategie zur Bekämpfung der schwerwiegenden Probleme, die durch das Auftreten und die Ausbreitung der Antibiotikaresistenz verursacht werden, ins Leben gerufen. Die WHO-Strategie zur Eindämmung der antimikrobiellen Resistenz45 erkennt an, dass die antimikrobielle Resistenz ein globales Problem ist, das in allen Ländern angegangen werden muss. Keine noch so effiziente Nation kann ihre Grenzen gegen resistente Bakterien abriegeln, daher ist eine angemessene Kontrolle überall erforderlich. Ein Großteil der Verantwortung liegt bei den nationalen Regierungen, mit einer Strategie und besonderem Augenmerk auf Interventionen, die die Einführung von Gesetzen und Maßnahmen zur Regelung der Entwicklung, der Zulassung, des Vertriebs und des Verkaufs von Antibiotika beinhalten.46

Neue Antibiotika zu finden, die gegen bakterielle Resistenzen wirksam sind, ist nicht unmöglich, aber es ist ein komplexes und anspruchsvolles Forschungsgebiet. Es handelt sich auch um einen Bereich, der in den letzten Jahren nicht im Mittelpunkt des Interesses der pharmazeutischen Industrie stand, da Antibiotika im allgemeinen eine relativ niedrige Investitionsrendite aufweisen und die hohen Anforderungen an die Entwicklung von Arzneimitteln ebenfalls zu diesem Desinteresse beitragen.

Trotz der erwarteten Wachstumstendenzen auf dem Weltmarkt für Antibiotika wird ihr langfristiger Erfolg in erster Linie von zwei Hauptfaktoren beeinflusst – der Resistenz und der Konkurrenz durch Generika. Die Antibiotikaresistenz zwingt zu einer Verringerung des Einsatzes. Die Zunahme der Antibiotikaresistenz macht die Heilung von Infektionen schwierig. Ein großer Nachteil ist die Schwierigkeit der Industrie, neue Antibiotika zu finden – bei den bereits verwendeten handelt es sich in der Regel um laufende Modifikationen zur Herstellung neuer Formen. Trotz der Vorteile, die große Unternehmen bei der Entwicklung neuer Antibiotika haben: a) gut definierte Zielmoleküle, b) eine effektiv etablierte Forschungsmethode, c) Biomarker für die Überwachung, d) ausgefeilte Instrumente zur Untersuchung der Dosierung und e) eine schnellere Zulassung durch die Aufsichtsbehörden, haben sie anderen Krankheiten den Vorrang gegeben, da die Investitionsrendite für Antibiotika gering ist, obwohl sie einen Markt von 45 Milliarden Dollar darstellen, der nur von Medikamenten für Herz-Kreislauf-Probleme und das zentrale Nervensystem übertroffen wird.47 Ein weiteres Problem ist die Konkurrenz durch Generika zu weitaus niedrigeren Preisen.48 In einigen Fällen haben die großen Unternehmen die Verantwortung für die Entwicklung neuer Antibiotika auf kleine Unternehmen übertragen, wie z.B. bei Daptomycin, das von Cubist entwickelt und an Lilly lizenziert wurde.49

Perspektiven

Trotz dieses Szenarios haben einige Unternehmen eine gesellschaftliche Position und Verantwortung für die Entwicklung neuer Antibiotika übernommen. Ein Beispiel dafür ist das Potenzial solcher Partnerschaften im Kampf gegen die Tuberkulose (TB). Heute sind jährlich eine halbe Million Menschen von multiresistenter Tuberkulose betroffen, deren Behandlung zwei Jahre dauert, die nur in der Hälfte der Fälle geheilt werden kann und die vor allem in Gebieten mit niedrigem Entwicklungsstand auftritt.

Um die Entwicklung neuer Therapien zu beschleunigen, erforscht eine wichtige Zusammenarbeit, die TB Alliance, kreative Finanzierungsmechanismen und Unterstützung für die Endphase klinischer Versuche. Eine weitere wichtige Maßnahme ist das Sammeln von Mikroorganismen in verschiedenen Umgebungen, z. B. in der Meeresumwelt, zur Isolierung neuer Substanzen; diese Studien haben wichtige Ergebnisse bei der Bewertung dieser Umwelt-Actinomyceten erbracht.30,50 Eine weitere Initiative ist das Amazon Biotechnology Center (CBA), das sich mit der Untersuchung von Mikroorganismen im Amazonasgebiet befasst, da diese Region mit ihrer großen Vielfalt an Mikroorganismen die Fähigkeit besitzt, neue Antibiotika zu produzieren; ausgezeichnete Ergebnisse wurden vor allem in Bezug auf Mycobacterium tuberculosis erzielt.

Es besteht immer noch die Notwendigkeit, den Einsatz von Antibiotika zu regulieren, um die Pharmaunternehmen zu Investitionen in die Entwicklung neuer Antibiotika zu bewegen. Die größte Herausforderung liegt nach wie vor auf der Ebene der Rechtsvorschriften, um eine Lösung zu finden, die die wirtschaftliche Rentabilität der Entwicklung von Antibiotika gewährleistet. Die Fusion dieser Unternehmen hat eine unmittelbare Auswirkung, indem sie die Zahl der konkurrierenden Forschungs- und Entwicklungsgruppen verringert; solche Veränderungen führen häufig zu einer strategischen Überprüfung der therapeutischen Bereiche der Forschung und Entwicklung, in denen die Entwicklung neuer Antibiotika mit anderen Bereichen konkurrieren muss, die kommerziell attraktiver sein können.

Im Gegensatz zum ersten Antibiotikum, bei dem die molekulare Wirkungsweise bis zur Markteinführung unbekannt war, haben sich Technologien entwickelt (funktionelle Genomik), die es ermöglichen, die Wechselwirkung zwischen dem Wirkmechanismus des antibiotischen Ziels und der Entwicklung spezifischer Resistenzen der Bakterien zu bewerten.51,52 Trotz der Sequenzierungsprojekte von pathogenen Organismen und der Untersuchung neuer Targets wurden nur wenige Erfolge erzielt.53,54 Aus technischer Sicht werden Unternehmen, die sich weiterhin für die Erforschung neuer Antibiotika unter Verwendung der neuen Technologien engagieren, erfolgreich sein; die Herausforderungen sind groß, aber nicht unüberwindbar.

Interessenkonflikt

Alle Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.