Den (bakteriellen) Film rückwärts laufen lassen

Bakterien werden oft als einzelne Zellen dargestellt, die sich zufällig bewegen. Tatsächlich kleben oft Millionen von Bakterien in gut organisierten Kolonien zusammen. Das ist Schleim – oder, wie Mikrobiologen es lieber nennen, Biofilm. Ein Forschungsteam des Center for Biofilm Engineering der Montana State University (MSU) in Bozeman hat nun das von Bakterien ausgesendete chemische Signal identifiziert, das den Mikroben sagt, wann sie diese bakteriellen Strukturen bilden und wann sie verlassen sollen.

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Die Entdeckung könnte Hinweise auf Möglichkeiten geben, die Bildung von Biofilmen zu unterbinden. Und das könnte eine Menge Anwendungen bedeuten – einschließlich der Kontrolle bakterieller Infektionen in Krankenhäusern und der Kontrolle der Kontamination der Wasserversorgung. Aufgrund dieser Implikationen sind die Ergebnisse von erheblicher Bedeutung, sagt der Molekulargenetiker John Geiger, Gruppenleiter für Biotechnologie bei Olin, einem in Cheshire, Connecticut ansässigen Hersteller von industriellen Bioziden.

Die schwierige Jagd nach der ultimativen Zelle

Diese Geschichte war Teil unserer Juli-Ausgabe 1998



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Die MSU-Gruppe unter der Leitung des Mikrobiologen David Davies fand heraus, dass ein verbreitetes Bakterium, Pseudomonas aeruginosa, eine Chemikalie namens Homoserinlacton (HSL) absondert, die die Entwicklung von Biofilmen kontrolliert. Sie vermuten, dass auch Biofilme, die von anderen Bakterienarten erzeugt werden, von der Chemikalie abhängen Signal.
Basierend auf den Erkenntnissen synthetisiert und testet die MSU-Gruppe bereits Chemikalien, die das natürliche Botenstoffsystem stören. Und obwohl die Arbeit noch am Anfang steht, sind die Möglichkeiten fast endlos. Biofilme wachsen überall dort, wo es Wasser und eine harte Oberfläche gibt, und bilden pilzförmige Säulen mit schützenden schleimigen Beschichtungen.

Biofilme verursachen unzählige medizinische Probleme und kontaminieren Kontaktlinsen, Katheter und künstliche Implantate. Biofilme von P. aeruginosa geben Anlass zu besonderer Besorgnis – sie sind die Hauptursache für im Krankenhaus erworbene Infektionen; sie verstopfen auch die Lungen von Mukoviszidose-Patienten. Ein weiterer Biofilm, Zahnbelag, korrodiert die Zähne und ist ein offensichtliches Ziel. Eine auf HSL basierende Chemikalie könnte Zahnpasta oder Mundwasser zugesetzt werden, sagt der Mikrobiologe Bill Costerton, Direktor des Center for Biofilm Engineering.

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Industrielle Wassersysteme, ein Zufluchtsort für Biofilme, könnten auch schleimfrei gemacht werden, indem Verbindungen eingegossen werden, die die Bakterienansammlung blockieren. Ebenso könnten die MSU-Ergebnisse zu sichereren Chemikalien führen, um Biofouling auf Booten zu verhindern und Biozidfarben zu ersetzen, die giftige Schwermetalle enthalten.

Der seit langem anhaltende Trend, problematische Bakterien mit Antibiotika und Bioziden abzutöten, hat alle möglichen Probleme wie Bakterienresistenzen verursacht. Jetzt können wir sie nicht einmal töten, sagt Costerton. Vielleicht können wir mit Bakterien koexistieren und ihre lästigen Wege manipulieren. Zu lernen, wie man sie daran hindert, ihre Bakterienstädte zu bilden, kann ein erster Schritt in diese Richtung sein.

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