Immer mehr Bakterien werden gegen Antibiotika resistent. Durch den Einsatz von zu viel oder zu wenig Antibiotika werden Bakterien immun gegen sie. Das Ergebnis ist, dass Antibiotika nicht mehr gut gegen Infektionen beim Menschen wirken. Ein System zur schnelleren Bestimmung, welche Bakterien ein Leiden verursachen, reduziert das Risiko einer Resistenz. iGEM, ein Team von Studierenden der Technischen Universität Eindhoven (TU/e), hat ein solches System entwickelt. Die Studierenden werden es in dieser Woche während des iGEM-Wettbewerbs in Boston, Amerika, vorstellen.

iGEM steht für den internationalen Wettbewerb International Genetically Engineered Machine. Hier geht es um alles, was mit synthetischer Biologie zu tun hat. In diesem Jahr werden 377 Teams aus aller Welt am Wettbewerb teilnehmen. Im Bereich der Biologie wird es um die Lösung sozialer Problem gehen. Das Team aus dem niederländischen Eindhoven konzentrierte sich auf die Antibiotikaresistenz – ein wachsendes Problem, für das es noch keine Lösung gibt. “Die Entwicklung eines neuen Antibiotikums braucht viel Zeit, oft Jahrzehnte. Wir haben nicht so viel Zeit. Deshalb haben wir ein Detektionssystem entwickelt”, erklärt Yvonne van Mil.

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Schnellere Diagnose

Die Identifizierung der Infektion eines Patienten dauert im Moment zwei bis drei Tage. “In dieser Zeit erhält ein Patient oft mehrere Antibiotika, bevor wirklich klar ist, welches davon helfen wird”, sagt Van Mil. “In diesen zwei bis drei Tagen kann jemand gegen die anderen Antibiotika resistent werden, die er oder sie erhält, aber nicht braucht. Nach einigen Jahren laufen die Menschen Gefahr, dass keines der Antibiotika mehr wirkt.”

Deshalb haben die Studierenden ein Erkennungssystem entwickelt, das innerhalb weniger Stunden feststellen kann, welche Infektion eine Person hat. “So können Ärzte sofort die richtigen Antibiotika verschreiben”, sagt die Studentin. Das System arbeitet mit Bakteriophagen. “Dies sind eine Art Viren für Bakterien mit hoher Spezifität. Diese Phagen binden sich an ein bestimmtes Bakterium und injizieren ihre DNA in dieses. Im Bakterium verdoppeln sich die Phagen sehr schnell, was das Bakterium letztendlich zerstört”, erklärt Van Mil.

Ein speziell entwickeltes Protein bindet dann die DNA der Phagen. Dadurch wird ein Lichtsignal ausgesendet und damit festgestellt, welches Bakterium ein Patient trägt. “Das wird in einer Probe des Patienten gemessen, zum Beispiel im Urin”. Auf diese Weise kann das System die Probe auf verschiedene Bakterien testen.

Bestimmung der Dosis

Darüber hinaus untersuchen die Studierenden auch, ob es möglich ist, mit dem gleichen System die Stärke der Infektion zu bestimmen. Dadurch kann auch die Dosis der Antibiotika besser angepasst werden. “Zu viele oder zu wenige Antibiotika bringen nicht immer das gewünschte Ergebnis.”

In den letzten sechs Monaten haben die Studierenden vor allem an der Entwicklung des Proteins gearbeitet, das in diesem Prozess benötigt wird. “Die von uns durchgeführten Tests zeigen, dass es funktioniert”, sagt Van Mil. “Wir haben das System noch nicht mit einem Gerät angewendet. Die Universität wird dies in den kommenden Monaten weiter untersuchen.” Bevor ein solches Gerät im Krankenhaus eingesetzt werden kann, muss es gründlich untersucht werden. “Es wird ein paar Jahre dauern.”

Möchten Sie mehr über die Technologie erfahren? Werfen Sie einen Blick auf die umfangreiche Website von iGEM.

Falscher Einsatz von Antibiotika

Das Problem der Antibiotikaresistenz ist in den Niederlanden weniger akut als in Ländern wie Griechenland oder Amerika. “In den Niederlanden müssen sie einen Arzt aufsuchen, bevor sie Antibiotika mit nach Hause nehmen können. In einigen anderen Ländern kann man es einfach in der Apotheke kaufen”, erklärt Van Mil. “Die Menschen benutzen Antibiotika, auch wenn sie sie überhaupt nicht brauchen. Auf diese Weise werden die Bakterien viel schneller resistent.”

Der Weg zum Erfolg

Ob diese Idee die Studierenden in Boston zum Sieg führen wird, wissen sie noch nicht. “Der Wettbewerb ist sehr breit angelegt, so dass es sehr schwierig ist, Projekte miteinander zu vergleichen.” Deshalb gibt es innerhalb des Wettbewerbs verschiedene Kategorien. Das Team von Eindhoven nimmt in der Kategorie Diagnostik teil. Neben den verschiedenen Themen gibt es auch verschiedene Ebenen. Beispielsweise gibt es eine eigene Kategorie für Schülerinnen und Schüler. Dann gibt es zwei Kategorien für Studierende der Universität. Diese werden in Altersgruppen unterteilt, die über und unter 23 Jahren liegen.

Jede Kategorie hat ihren eigenen Preis. Darüber hinaus können die Studierenden einen Preis für die verschiedenen Teile ihres Projekts gewinnen. Zum Beispiel haben sie ein Modell und eine Website erstellt. Die Teams können auch einen Preis für die Zusammenarbeit mit anderen Teams gewinnen. “Wir haben einen Mini-IGEM-Wettbewerb für die niederländische und die belgische Mannschaft eingerichtet”, sagt Van Mil. “Auf diese Weise kann jeder seine Präsentation noch einmal üben, bevor er vor der echten Jury in Amerika steht.” Am Ende ist ein Team Gesamtsieger. “Wir hoffen natürlich, dass wir auf diesem Podium stehen werden. Obwohl wir uns auch sehr freuen, wenn wir für einen der anderen Preise nominiert werden.”

Universität übernimmt die Forschung

Nach dem Wettbewerb wird die Technologie von iGEM an der Universität weiterentwickelt. “Ein Professor hat uns mitgeteilt, dass er an unserer Technologie interessiert ist”, so Van Mil. “Wahrscheinlich wird sich eines der Teammitglieder als Abschlussprojekt darum kümmern. Wir freuen uns sehr, dass unsere Idee so viel Potenzial hat, dass die Universität damit weitermachen will.”

Möchten Sie die Präsentation von iGEM in Amerika verfolgen? Schauen Sie sich ihre Facebook-Seite am Samstag, den 2. November, um 15 Uhr an.