Neue Dreifachtherapie schützt Neugeborene vor gefährlicher Hirnhautentzündung

Hirnhautentzündungen bei Neugeborenen sind selten, aber oft dramatisch. Ein neuer Ansatz setzt erstmals auf Vorbeugung: Er stoppt gefährliche Bakterien schon vor der Übertragung.

Der Erreger E. coli K1 gehört bei vielen Menschen zur normalen Darmflora und bleibt meist unauffällig. Bei der Geburt kann er auf das Neugeborene übertragen werden und gefährliche Hirnhautentzündungen auslösen.

Gegen diesen Erreger eine Impfung zu entwickeln ist schwierig, weil seine Aussenhülle der von Körperzellen ähnelt.

Forschende haben nun einen Durchbruch erzielt, indem sie auf einen seiner natürlichen Feinde setzen: ein spezielles Virus, das sie aus dem Abwasser isolierten.

Dieses Virus zwingt E. coli K1 dazu, seine schützende äussere Hülle abzustreifen, wodurch der Erreger einfacher zu bekämpfen ist.

Hirnhautentzündungen bei Neugeborenen gehören zu den gefährlichsten Infektionen im frühen Leben. Häufig verlaufen sie lebensbedrohlich, und bei überlebenden Kindern können sie schwere und dauerhafte Schäden, etwa Entwicklungsstörungen, hinterlassen. Zum Glück sind Hirnhautentzündungen bei Neugeborenen insgesamt selten. Frühgeborene sind aber häufiger davon betroffen: in Industrieländern jedes 500. frühgeborene Kind, in Entwicklungsländern dürften es mehr sein.

Einer der bedeutendsten Erreger, die solche Hirnhautentzündungen verursachen, ist das E.-coli-Bakterium vom Typ K1. Forschende der ETH Zürich und der Universität Basel haben nun einen Ansatz entwickelt, um eine Übertragung auf Neugeborene zu vermeiden.

Erreger erst schwächen, dann bekämpfen

Die Forschenden unter der Leitung von Emma Slack, Professorin für Schleimhaut-Immunologie an der ETH Zürich, und Médéric Diard, Professor für Infektionsbiologie am Biozentrum der Universität Basel, möchten, dass es gar nicht erst zu einer Übertragung kommt. Sie verfolgen die Idee, bei schwangeren Frauen, die den Erreger im Darm tragen, ihn zu eliminieren. Das ist jedoch einfacher gedacht als getan.

Bereits vor einem Jahr entwickelten die beiden Forschenden aus Zürich und Basel gemeinsam ein Konzept, um andere im Darm lebende Krankheitserreger auszumerzen. Damals setzten sie auf eine Kombinationstherapie aus zwei Komponenten: einer Schluckimpfung, welche das krankmachende Bakterium schwächt, gefolgt von einer Dosis gutartigen Mikroben, die dem geschwächten Erreger die Nahrung streitig machen, ihn aushungern und letzten Endes verdrängen. In Versuchen an Mäusen zeigten die Forschenden damals, dass man mit diesem Ansatz bestimmte Salmonellen und E.-coli-Stämme im Darm beseitigen kann.

So hartnäckig, dass es drei Komponenten braucht

Der K1-Typ von E. coli ist jedoch ein zäher Gegner: Anders als andere E.-coli-Bakterien wird dieser Typ von einer glitschigen äusseren Schicht geschützt. Sie verhindert, dass die durch die Schluckimpfung gebildeten Antikörper das Bakterium angreifen können.

Das Forschungsteam ergänzte deshalb seinen bisherigen zweiteiligen Ansatz um eine dritte Komponente: Bakteriophagen. Das sind Viren, die spezifisch Bakterien befallen und töten.

Allerdings können sich die Bakterien der Gefahr durch die Phagen entziehen, indem sie sich verändern. Die Phagen greifen die Bakterien an, indem sie an deren Schutzschicht andocken. Die Bakterien versuchen dies zu verhindern: in einer Art schnellen Evolution entledigen sie sich dieser Schicht. Weil die Bakterien so zahlreich sind und sie sich so schnell vermehren, brauchen sie weniger als 24 Stunden, um sich anzupassen.

„Es handelt sich im Grunde um einen Resistenzmechanismus der Bakterien gegenüber den Phagen“, sagt Slack. „Diesen machen wir uns zunutze: Gegen K1-Bakterien ohne Schutzschicht wirken die durch die Schluckimpfung gebildeten Antikörper.“

Grossteil der Jungtiere geschützt

Teil des Projekts war die Suche nach wirksamen Phagen-Stämmen. Wissenschaftler finden Phagen meist dort, wo viele Bakterien leben: in nährstoffreichen Gewässern, in der Darmflora oder besonders häufig im Abwasser und in Kläranlagen. Für die in dieser Studie verwendeten Phagen wurden die Forschenden in Abwasserproben aus der Kläranlage der Agglomeration Luzern fündig. Im Labor gelang es ihnen, mehrere Phagen zu isolieren, die das Bakterium E. coli K1 besonders effizient angreifen.

In Versuchen mit trächtigen Mäusen, die die Forschenden zuvor mit krankmachenden E. coli K1 infizierten, konnten sie die Wirksamkeit ihrer Dreifachtherapie aufzeigen: Die Forschenden verabreichten diesen Mäusen erstens Phagen, die die Bakterien dazu zwingen, ihre Schutzhülle abzustreifen, zweitens eine Schluckimpfung, die im Darm Antikörper erzeugt, die die Bakterien schwächen, sowie drittens ein harmloses probiotisches Konkurrenzbakterium, das gegen die geschwächten Bakterien eine Chance hat und dessen ökologische Nische im Darm besetzen kann.

Bei einem Kontrollexperiment, bei dem die Forschenden die Muttertiere nicht therapierten, wurde E. coli K1 bei der Geburt auf 83 Prozent der Jungtiere übertragen. Die Dreifachtherapie hingegen reduzierte E. coli K1 im Darm der Mutter stark, sodass der Erreger nur auf 23 Prozent der Jungtiere übertragen wurde. Die restlichen Jungtiere waren geschützt.

Funktioniert auch wenn Antibiotika versagen

Die Forschenden möchten ihren Ansatz nun weiterverfolgen, um daraus eine Therapie für Menschen zu entwickeln. In einer Welt, in der wirksame Antibiotika immer öfters fehlen, brauche es neue Therapieansätze. „Bakterien wie E. coli K1 sind schwierig zu bekämpfen. Unser Ansatz ist möglicherweise der einzige, mit dem dieser Erreger und andere ohne Antibiotika bekämpft werden können“, sagt Slack.

E. coli K1 kann nicht nur zu Hirnhautentzündungen bei Neugeborenen führen, die heute in einem Wettlauf gegen die Zeit mit Antibiotika behandelt werden müssen. Es ist auch einer der häufigsten Verursacher von Blasen- und Nierenbeckenentzündungen. Ausgehend von solchen Entzündungen kann es auch zu schweren Blutvergiftungen kommen.

Auf dem Weg zu einer wirksamen Therapie für Menschen sieht die ETH-Professorin keine grösseren Hürden: „Schluckimpfungen, Probiotika und auch Phagen werden in der Medizin alle schon angewendet“, sagt sie. Auch werde es möglich sein, alle drei Komponenten gemeinsam in eine Kapsel zu verpacken, die man einfach schlucken könne.

Ausserdem planen die Wissenschaftler Projekte, in denen sie mit demselben Ansatz auch andere Bakterien als E. coli K1 bekämpfen wollen, darunter multiresistente Erreger, gegen die viele Antibiotika nicht mehr wirken.

Dieses Forschungsprojekt wurde unterstützt durch das Basel Research Centre for Child Health.

Literaturhinweis: Larsson L, Bertola A, Wenner N. et al.: Phage-steering permits antibody-mediated clearance of E. coli K1 from the gut. Nature Communications 2026, 17: 4363.

 

Quelle: ETH Zürich / Universität Basel
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