Antibiotika-freie Helicobacter-Therapie basierend auf innovativen Behandlungsstrategien und neuartigen Arzneimittelgabe-Technologien

Helicobacter pylori ist eine der Hauptursachen für Gastritis, gastroduodenale Geschwüre, atrophische Gastritis, Adenokarzinome des Magens und mukosa-assoziierte Lymphome.  In Deutschland wird jährlich bei 19.000 Menschen Magenkrebs diagnostiziert, während die weltweite Zahl der Erkrankungen auf mehr als 900.000 geschätzt wird. Hauptursache hierfür ist eine Infektion mit dem Bakterium H. pylori. Obwohl wirksame Antibiotika verfügbar sind, erschwert die zunehmende Antibiotikaresistenz eine erfolgreiche Behandlung. Im Jahr 2050 wird erwartet, dass die jährlichen Todesfälle durch antimikrobielle Resistenzen (AMR) die krebsbedingten Todesfälle (weniger als 10 Millionen pro Jahr) übersteigen. Daher ist es von größter Bedeutung, innovative Therapien zu entwickeln, die nicht auf Antibiotika angewiesen sind. Mit dem Aufruf „Gezielter Wirkstofftransport“ verfolgte das BMBF das Ziel genau solche neuen Ansätze zu fördern, sie sich auf die gezielte Medikamentenabgabe fortschrittlicher Mittel unter Verwendung genetisch veränderter Bakterien und/oder Bakteriophagen konzentriert.

In dem Vorhaben HeliTec wurde das Konzept zu einer neuen, antibiotikafreien Behandlungsmethode erforscht, die es perspektivisch erlauben soll, das Bakterium direkt in der Magenschleimhaut abzutöten. Dazu sollten genetisch modifizierte und dadurch harmlose Helicobacter-Bakterien als Wirkstofftransportsystem erzeugt werden. Diese fungieren als Trojaner und können in unmittelbarer Nähe der krankmachenden Helicobacter-Keime abtötende Substanzen bilden. Die Freisetzung der Substanzen soll dabei durch ausgesendete Kommunikationsstoffe der pathogenen Bakterien ausgelöst werden. Im Projekt wurden drei Strategien verfolgt: (1) die Freisetzung von abtötenden Proteinen oder Peptiden durch die Trojaner, (2) die Beladung der Trojaner mit Phagen, also Viren die Bakterien angreifen und die pathogenen Helicobacter-Keime spezifisch abtöten und (3) ein kombinierter Ansatz, bei dem diese Phagen in die trojanischen Bakterien eingebaut vorliegen und nur in Gegenwart pathogener Helicobacter freigesetzt werden. Die gezielte Freisetzung direkt am Wirkort soll eine effiziente Behandlung ermöglichen. Das Forschungsvorhaben trägt somit im Sinne der Bekanntmachung zur Überwindung von Nachteilen der heute üblichen Verabreichungsformen von Wirkstoffen bei.

Die Aufgabe des Fraunhofer IME in dem ambitionierten Vorhaben umfasste die genetische Modifikation zur Generierung eines apathogenen H. pylori Trojaners sowie die Identifizierung geeigneter antimikrobiell wirkender Peptide für die spätere Therapie. Darüber hinaus wurden erste Konzepte zur Integration eines Expressionssystems entwickelt, welches durch die von H. pylori gebildeten Botenstoffen induzierbar sein sollte und so die gewünschten Eigenschaften für die gezielte Wirkstoffabgabe trägt. Dies umfasste die Entwicklung und Anwendung von Autoinducer-induzierbaren genetischen Elementen als Triggermechanismen durch die Nutzung von sogenannten Quorum-Sensing-Signalen. Das Fraunhofer IME war auch an der Durchführung von ersten experimentellen in-vitro Tests beteiligt, um die Effekte des entwickelten Trojaners zu untersuchen und zu validieren.