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Neue Erkenntnisse zur Antibiotikaresistenz: Wie hoch ist die tatsächliche Empfindlichkeit von Ans-Stämmen gegenüber Medikamenten?
„Aufgrund seiner Virulenz ist der Ans-Stamm ein idealer Kandidat für die Entwicklung eines Impfstoffs.“
Toxizitätsmechanismen und -eigenschaften
Bei B. anthracis haben Forscher zwei spezifische toxische Massen identifiziert, pXO1 und pXO2. Vergleichsstudien zufolge zeigte der Ans-Stamm eine höhere Virulenz als andere Stämme. Die Toxizität geht hauptsächlich von diesen beiden Massen aus. Die pXO2-Masse kodiert eine Poly-D-Glutamat-Kapsel, die der Phagozytose widersteht und es B. anthracis ermöglicht, dem Immunsystem des Wirtes zu entgehen; die pXO1-Masse kodiert drei Toxinproteine: Ödemfaktor (EF), Letalfaktor (LF) und ) sowie Schutz Antigen (PA).
Unterschiede hinsichtlich der Virulenz können durch das Vorhandensein oder Fehlen von pXO erklärt werden. Isolate ohne pXO1 oder pXO2 gelten beispielsweise als abgeschwächt und verursachen keine signifikante Infektion. Die Forscher stellten fest, dass pXO2 erheblich zur beobachteten Toxizitätsschwankung beitrug, da Mutanten, die mehr Kapseln produzierten, eine deutlich erhöhte Toxizität aufwiesen. Obwohl pathogene Stämme aufgetaucht sind, die die pXO1-Masse entfernt haben, bleiben diese Bakterien für Mäuse weiterhin hochpathogen.
Antibiotikaresistenz
Der Ans-Stamm erwies sich als anfällig gegenüber Standardantibiotika gegen Milzbrand, was mit den meisten anderen Bacillus anthracis-Stämmen übereinstimmt. Dieser Stamm stellt keine Ausnahme hinsichtlich der Anfälligkeit gegenüber den von den Centers for Disease Control and Prevention (CDC) empfohlenen Medikamenten zur Postexpositionsprophylaxe dar. Zur Behandlung von Atemmilzbrand wird Ciprofloxacin empfohlen, doch Studien haben gezeigt, dass das neue Fluorchinolon-Medikament Gatifloxacin die Überlebensrate von Mäusen, die für den Ans-Stamm anfällig sind, verbessern kann.
„Die Empfindlichkeit des Ans-Stammes gegenüber Antibiotika ermöglicht eine wirksame Behandlung der Infektion.“
Impfstoffentwicklung und ihre Herausforderungen
Eine Verringerung der Toxizität kann normalerweise durch die Entfernung toxischer Massen erreicht werden, daher können diese abgeschwächten Stämme zur Entwicklung von Impfstoffen gegen B. anthracis verwendet werden. Wenn die pXO1- oder pXO2-Masse fehlt, ist der Stamm nicht in der Lage, alle Virulenzfaktoren zu produzieren und gilt als abgeschwächt. Der alte, auf dem Sterne-Stamm basierende Impfstoff wird heute weithin zur Immunisierung von Tieren verwendet, doch viele Kreise sind besorgt über die Nebenwirkungen von Lebendsporenimpfstoffen. Daher ist die Entwicklung von Impfstoffen auf der Basis von sezernierten Toxinprotein-Schutzantigenen (PA) in den Fokus gerückt.
Derzeit ist in den USA der einzige für Menschen zugelassene Anthrax-Impfstoff ein Anthrax-Immunisator auf Basis schützender Antigene. Allerdings ist die Schutzwirkung gegen Ans-Stämme in verschiedenen Tiermodellen nicht einheitlich. Darüber hinaus überlegen Forscher, wie man Anthraxsporen inaktivieren kann, um eine Alternative zu Impfstoffen mit lebenden Sporen und schützenden Antigenen bereitzustellen.
Ans-Dehnungsverfolgungsstudie
Mithilfe von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs), die spezifisch für den Ans-Stamm sind, können Diagnosetests entwickelt werden, mit deren Hilfe der Ausbruch verfolgt werden kann. Diese SNPs können bestimmte Gengruppen definieren und sind von offensichtlicher Bedeutung für die Erkennung und Typisierung bakterieller Krankheitserreger. Es ist bekannt, dass sechs SNPs nur im Stamm anthracis vorkommen und die anderen 88 Stämme von Bacillus anthracis wirksam unterscheiden können. Die Kombination dieser spezifischen SNPs und der Echtzeit-PCR kann Tausende von Proben als Ans-Stämme bestätigen oder ausschließen.
„Die stabilen SNPs ermöglichten es den Forschern, den Ans-Stamm genauer zu identifizieren.“
Die Stabilität des Ans-Stamms liegt in der niedrigen Mutationsrate seiner DNA, was diese Marker zu einem zuverlässigen Diagnoseinstrument macht. Auf diese Weise können Forscher subtile genetische Unterschiede erkennen und sie mit der Quellprobe verknüpfen. Diese stammspezifische, SNP-basierte Untersuchung ist nicht nur auf Anthrax anwendbar, sondern kann auch auf die Erkennung anderer Bioterrorismus-Erreger ausgeweitet werden.
Während wir den Ans-Stamm weiter untersuchen, müssen wir uns fragen: Können wir in zukünftigen Strategien der öffentlichen Gesundheit die Verbreitung dieses tödlichen Erregers wirksam kontrollieren und verhindern?
