Biotechnologie
CRISPR zur Umkehr von Antibiotikaresistenzen einsetzen
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Der Anstieg der Antibiotikaresistenz
Bakterielle Infektionen sind heute viel weniger tödlich als vor der Einführung von Antibiotika.
„Bevor wir Antibiotika hatten, konnten Infektionen wie Scharlach sogar zu Herzproblemen führen. Operationen führten häufig zu tödlichen Blutinfektionen, wie Bakteriämie oder Sepsis.
Da Antibiotika stillschweigend jeden Tag so viele Leben retten, haben wir begonnen, sie als selbstverständlich zu betrachten. Doch das ist alles andere als eine sichere Annahme. Bakterien entwickeln sich sehr schnell, und das Nichtsterben durch Antibiotika stellt einen starken evolutionären Druck dar. Daher ist es üblich, dass ein neues Antibiotikum nach 10–15 Jahren seine Wirksamkeit verliert.
Das Einzige, was Antibiotika der bakteriellen Resistenz vorausgeblieben hat, war das Engagement der Forschenden, jahrzehntelang immer neue Moleküle zu entdecken. Das ist ein stiller Krieg zwischen Forschenden und Krankheitserregern.
Kürzlich begannen die Erreger zu gewinnen. Antibiotikaresistenz ist ein wachsendes Problem, insbesondere bei Krankheiten, die im Krankenhaus erworben werden. Antibiotikaresistenz tötet jährlich weltweit mehr als 1,27 Millionen Menschen. Seit 2000 wurden nur sehr wenige neue Antibiotikaklassen entdeckt.
Quelle: Aphage
Worth, die allgegenwärtigen Mikro- und Nanoplastik wurden entdeckt, die Antibiotikaeffizienz zu reduzieren. Some newer approaches could help, like antibakterielle Polymere, mRNA‑Impfstoffe, or lebende Antibiotika, sogenannte Phagen.
All diese neuen Ideen werden helfen, aber keine von ihnen beseitigt das Problem, dass Bakterien sich schnell an neue Antibiotika und antibakterielle Methoden anpassen.
Ein weiteres Konzept wurde gerade von Forschenden der University of California entdeckt, das bakterielle Populationen „kontaminiert“, sodass sie ihre Antibiotikaresistenz verlieren, indem es das CRISPR‑Gen‑Editierungssystem nutzt.
Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in einer Studie1 mit dem Titel “Ein konjugationsähnliches Gen‑Drive‑System unterdrückt Antibiotikaresistenz in einer bakteriellen Population effizient”.
CRISPR zu einem Antibiotikum machen
Ein langfristiger Aufwand
Es zerstört die Gene, die für Antibiotikaresistenzfaktoren auf einem Plasmid (ein Stück zirkulärer DNA, das bei Bakterien häufig vorkommt) kodieren, durch präzise Insertion in die Zielgene und deaktiviert sie. Dieser Ansatz erwies sich als vielversprechend, da er Standard‑Cut‑and‑Destroy‑CRISPR‑Ansätze gegen Antibiotikaresistenz um mehr als das 100‑fache übertrifft.
Das Team entwickelte ein zweites Generation Pro‑Active Genetics (Pro‑AG) System namens pPro‑MobV.
Quelle: Antimicrobials & Resistance
Diese aktualisierte Technologie ist nicht nur dazu gedacht, Antibiotikaresistenz zu entfernen, sondern sich auch durch bakterielle Gemeinschaften zu verbreiten und die Gene zu deaktivieren, die sie gegen Antibiotika resistent machen.
Sie tat dies, indem sie den bakteriellen „konjugativen Transfer“ als Waffe nutzte, einen Prozess, der dem bakteriellen Paarungsverhalten ähnelt und normalerweise eine Schlüsselrolle bei der Verbreitung von Genen, die Antibiotikaresistenz verursachen, spielt. Hier verbreitet sie stattdessen die Anfälligkeit für Antibiotika.
Selbstverbreitende Antibiotikaempfindlichkeit
Die Idee ähnelt anderen Populationskontrollen, die bei Insekten eingesetzt werden, zum Beispiel Populationen von Malaria‑übertragenden Mücken, die mit laborgefertigten Varianten „kontaminiert“ werden, die die Krankheit nicht übertragen können und das Merkmal bei der Fortpflanzung verbreiten.
„Mit pPro‑MobV haben wir das Denken von Gen‑Drives von Insekten auf Bakterien als Werkzeug zur Populations‑Engineering übertragen. Mit dieser neuen CRISPR‑basierten Technologie können wir ein paar Zellen einsetzen und sie freilassen, um AR in einer großen Zielpopulation zu neutralisieren.“
Professoren Ethan Bier – UC San Diego School of Biological Sciences
Diese Methode erzeugte in einem Labortest eine etwa 1000‑fache Reduktion der bakteriellen Verbreitung.
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| Funktion | Traditionelle Antibiotika | CRISPR‑Gen‑Drive‑Ansatz |
|---|---|---|
| Mechanismus | Tötet oder hemmt das Bakterienwachstum | Löscht Resistenzgene in Bakterien |
| Entwicklung von Resistenz | Kommt innerhalb von 10–15 Jahren häufig vor | Zielt direkt auf Resistenz; kann die Verbreitung von Resistenz umkehren |
| Verbreitung | Verbreitet sich nicht zwischen Bakterien | Kann sich selbst über Plasmid‑Konjugation oder Phagen verbreiten |
| Wirkung auf Biofilme | Begrenzte Penetration | Nachgewiesene Aktivität in Biofilmen (Laboreinstellung) |
| Klinischer Status | Weit verbreitet zugelassen und verwendet | Frühe Forschungsphase (präklinisch) |
Noch wichtiger ist, dass es auch auf Biofilme wirkt, ein dichtes Netzwerk von Bakterien, das an Oberflächen haftet und sie gegenüber Antibiotika und Desinfektionsmitteln unempfindlich macht. Biofilme sind an den schwersten Infektionen beteiligt, indem sie eine Schutzschicht bilden, die die Durchdringung von Medikamenten erschwert.
„Der Biofilmkonttext im Kampf gegen Antibiotikaresistenz ist besonders wichtig, da dies eine der schwierigsten Formen des bakteriellen Wachstums ist, die in Kliniken oder geschlossenen Umgebungen wie Aquakulturanlagen und Kläranlagen zu überwinden ist.”
Professoren Ethan Bier – UC San Diego School of Biological Sciences
Die Fähigkeit, Biofilme in Kläranlagen und Farmen zu beeinflussen, könnte die Verbreitung von Antibiotikaresistenz auf Menschen ebenfalls radikal reduzieren.
„Wenn man die Verbreitung von Tieren auf Menschen reduzieren könnte, hätte man einen bedeutenden Einfluss auf das Problem der Antibiotikaresistenz, da schätzungsweise etwa die Hälfte davon aus der Umwelt stammt.“
Professoren Ethan Bier – UC San Diego School of Biological Sciences
Kombination von CRISPR mit Bakteriophagen
Die Methode wurde bisher in bakteriellen Plasmiden eingesetzt. Sie könnte jedoch auch über spezialisierte Viren, die ausschließlich Bakterien angreifen, sogenannte Bakteriophagen, auf bakterielle Populationen verbreitet werden.
Dies könnte sie besonders wirksam machen, um Patienten oder große Einrichtungen zu behandeln, da die modifizierten Viren sich selbst replizieren und eigenständig verbreiten können.
„Diese Technologie ist einer der wenigen Wege, von denen ich weiß, dass sie die Verbreitung von antibiotikaresistenten Genen aktiv umkehren kann, anstatt sie nur zu verlangsamen oder damit umzugehen.“
Fazit
Antibiotikaresistenz ist ein wachsendes Problem, selbst wenn erneute wissenschaftliche Anstrengungen vorübergehend neue Medikamente und andere antimikrobielle Methoden finden, um die Folgen in Schach zu halten.
Dank moderner Gentechnik könnte das Auftreten von Antibiotikaresistenz eines Tages keine fatalen Folgen mehr für neue Therapien haben, die etwa ein Jahrzehnt nach ihrer Markteinführung auftreten.
Diese Forschung zeigt die außergewöhnliche Vielseitigkeit der CRISPR‑Technologie, die von einem interessanten genetischen Mechanismus zu einem Werkzeug zur Heilung genetischer Erkrankungen, zur Modifizierung von Nutzpflanzen und nun sogar zur Linderung von Antibiotikaresistenz geworden ist.
Investieren in CRISPR‑Technologie
Editas wurde von der Mitentdeckerin von CRISPR‑Cas9, Jennifer Doudna, gegründet. Editas begann mit Cas9 zu arbeiten, konzentriert sich nun jedoch auf eine proprietäre Version von Cas12a, die sie entwickelt haben: AsCas12a.
Sie können mehr über die einzigartigen Eigenschaften von Cas12a in unserem speziellen Artikel „Was ist CRISPR‑Cas12a2? & Warum ist es wichtig?“ lesen.
Quelle: Editas
Sie können auch einen Überblick über alle Unternehmen von Jennifer Doudna im entsprechenden Artikel „Top Jennifer Doudna Unternehmen im Blick“ lesen.
Editas konzentriert sich auf Sichelzellenkrankheit (SCD) und Beta‑Thalassämie, zwei Krankheiten, bei denen es im Rennen um die erste Zulassung des Medikaments den Konkurrenten CRISPR Therapeutics (CRSP ) und BlueBirdBio unterlag.
Insgesamt wurde das SCD‑Programm (kürzlich in Reni‑Cell umbenannt) mehrfach verzögert, was bei Investoren Besorgnis auslöste, und es wurde seitdem auf In‑vivo‑Therapie umorientiert, um sich von bereits zugelassenen SCD‑Therapien zu unterscheiden.
Dennoch besitzt Editas bedeutende Patente auf CRISPR‑Cas12, die von Forschenden der University of New South Wales, Australien, zur Entwicklung eines COVID‑19‑Streifentests verwendet wurden, was das Potenzial der Technologie über die Genbearbeitung hinaus veranschaulicht.
Editas unterzeichnete 2023 zudem einen Deal über 50 Mio. $ mit Vertex, damit das Unternehmen das Cas9‑IP von Editas nutzen kann.
Editas konzentriert sich auf andere CRISPR‑Versionen als das „klassische“ CRISPR‑Cas9, und sein Forschungs‑IP könnte bei der Etablierung von Partnerschaften und der Generierung von Einnahmen ohne ein von der FDA zugelassenes Produkt nützlich sein, zusätzlich zu einer Liquiditätsreserve, die bis 2026 reicht.
Da sich Cas12a zunehmend als erstklassige Methode für Mehrgen‑Editierung bewährt, könnte Editas’ Fachwissen und Pipeline‑Fokus auf diese CRISPR‑Variante langfristig eine gewinnende Wette sein.
(Sie können auch mehr über andere CRISPR‑Unternehmen in unserem entsprechenden Artikel „Top 5 CRISPR‑Unternehmen zum Investieren“ lesen.)
Neueste Editas (EDIT) Aktiennachrichten und Entwicklungen
Studie zitiert
1. Kaduwal, S., Stuart, E.C., Auradkar, A. et al. Ein konjugationsähnliches Gen‑Drive‑System unterdrückt Antibiotikaresistenz in einer bakteriellen Population effizient. NPJ. Antimicrobials & Resistance. 4, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00181-z
