THEMEN ANTIBIOTIKA & -INFEKTIVA
Antibiotika sind ein zentraler Bestandteil einer One-Health-Strategie, da sie eine direkte Schnittstelle zwischen menschlicher Gesundheit, Tiergesundheit und Umwelt darstellen. Im Rahmen von HELIX Bioökonomie für die Gesundheit und One Health kommt ihnen eine wichtige Bedeutung als biobasierte Arzneimittel und Tierarzneimittel zu. Viele etablierte und zugelassene antibiotische Wirkstoffe werden natürlicherweise von Bakterien und Pilzen produziert oder können biotechnologisch fermentativ im Rahmen eines Bioökonomie-Settings hergestellt werden. Im Folgenden werden zudem Forschungs- und Aktionsschwerpunkte wie Antibiotikaresistenzen, Zoonosen, Antibiotic Stewardship, die Wiederansiedlung der Antibiotikaproduktion (Reshoring), der Einfluss von Antibiotika auf das Mikrobiom sowie die Antimykotikaforschung dargestellt.
Antibiotika und One Health
Antibiotika sind ein zentraler Bestandteil einer One-Health-Strategie, da sie eine direkte Schnittstelle zwischen menschlicher Gesundheit, Tiergesundheit und Umwelt darstellen. Im Rahmen von HELIX Bioökonomie für die Gesundheit und One Health kommt ihnen eine wichtige Bedeutung als biobasierte Arzneimittel und Tierarzneimittel zu. Viele etablierte und zugelassene antibiotische Wirkstoffe werden natürlicherweise von Bakterien und Pilzen produziert oder können biotechnologisch fermentativ hergestellt werden.
ETABLIERTE ANTIBIOTIKA
Antibiotika gehören zu den bedeutendsten Arzneimittelgruppen der modernen Medizin, da sie bakterielle Infektionen behandelbar machen, die vor ihrer Einführung häufig tödlich verliefen. Zwar stellen Antibiotika nur einen kleinen Anteil aller verfügbaren Arzneimittel dar, sie zählen jedoch zu den wichtigsten Wirkstoffgruppen der WHO-Liste essenzieller Arzneimittel und sind unverzichtbar für die Behandlung schwerer Infektionen sowie für moderne medizinische Verfahren wie Operationen und Krebstherapien.
2028 jährt sich zum 100. Mal die Entdeckung des ersten Antibiotikums (Benzylpenicillin) durch Fleming.Die Einführung von Antibiotika ab der Mitte des 20. Jahrhunderts führte zu einem drastischen Rückgang der Sterblichkeit durch bakterielle Infektionskrankheiten; beispielsweise sank die infektionsbedingte Mortalität in den USA in den ersten 15 Jahren der Antibiotika-Ära um etwa 75 %. Damit zählen Antibiotika zu den größten medizinischen Fortschritten des 20. Jahrhunderts und haben weltweit Millionen Menschenleben gerettet.
Ein wesentlicher Innovationspfad für bewährte Antibiotika liegt in der biogenen Herstellung durch Mikroorganismen. Viele antibiotisch wirksame Substanzen werden natürlicherweise von Bakterien und Pilzen produziert oder können durch fermentative biotechnologische Prozesse nachhaltig im Sinne der Bioökonomie für die Gesundheit hergestellt werden. Die Nutzung mikrobieller Produktionssysteme ermöglicht eine ressourcenschonende, skalierbare und potenziell resiliente Produktion, die eng in bioökonomische Wertschöpfungsketten eingebettet ist. Dies umfasst insbesondere optimierte Fermentationsprozesse, synthetische Biologie sowie die Nutzung erneuerbarer Rohstoffe als Substratbasis.
NATURSTOFFBASIERTE FORSCHUNG ZU ANTIBIOTIKA
Pflanzen stellen eine bedeutende Quelle für die Entdeckung neuer antimikrobieller Wirkstoffe dar. Aufgrund ihrer sessilen (ortsgebunden) Lebensweise haben sie im Laufe der Evolution ein komplexes chemisches Abwehrsystem entwickelt, das auf einer Vielzahl sekundärer Pflanzenstoffe basiert wie Alkaloide, Flavonoide, Terpenoide, Phenole, Tannine und schwefelhaltige Verbindungen, die gegen unterschiedliche bakterielle Erreger wirksam sein können. Zahlreiche pflanzliche Naturstoffe zeigen dabei nicht nur eine direkte antibakterielle Aktivität, sondern können auch die Wirksamkeit etablierter Antibiotika verstärken, indem sie beispielsweise bakterielle Biofilme hemmen, Virulenzfaktoren beeinflussen oder Resistenzmechanismen abschwächen. Als Beispiele des HELIX-Partners Universität Greifswald Institut für Pharmazie stehen hierfür der Sonnentau (Drosera rotondifolia).
Das gleiche Institut erforschte in der Vergangenheit auch antimikrobielle Inhaltsstoffe aus Pilzen wie Pfeiffers Lackporling Ganoderma pfeifferi, einer europäischen Porlingsart aus der Familie der Ganodermataceae, die eng mit dem Chinesischen Lackporling Ganoderma lucidum der traditionellen Chinesischen Medizin (TCM) verwandt ist.
Marine Organismen stellen eine weitere bedeutende Quelle für die Entdeckung neuer antimikrobieller Wirkstoffe dar. Als Beispiele des HELIX-Partners Universität Greifswald Institut für Pharmazie stehen hierfür die Untersuchungen an verschiedenen Algen und Bakterien wie Microcystis, Anabaena, Nodularia, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis and Oscillatoria zeigten antimikrobielle Wirkungen. Maresome° aus der fadenförmige Cyanobakterien-Art (früher oft als „Blaualge“ bezeichnet) Zylinderförmige Anabaena Anabaena cylindrica (Bio 33) wurde aufgrund seiner Wirkung gegen MRSA Keinem mit einem Industriepartner als fertig formuliertes Produkt für die chirurgische Handdesinfektion entwickelt. Weitere Forschungsprojekte am Institut für Pharmazie betreffen wie zu xxx dienen
Trotz des hohen Potenzials stehen naturstoffbasierte Antibiotikakandidaten aus Pflanzen, Pilzen und Algen/marinen Organismen noch vor erheblichen Herausforderungen. Dazu zählen die ausreichende Gewinnung der Wirkstoffe, eine stabile pharmazeutische Formulierung, die genaue Aufklärung der molekularen Zielstrukturen sowie der Nachweis von Wirksamkeit und Sicherheit in klinischen Studien. Daher werden pflanzliche Naturstoffe gegenwärtig vor allem als Ausgangspunkt für die Entwicklung neuer antimikrobieller Wirkstoffe und als mögliche Resistenzmodulatoren betrachtet.
Resistenzen, Zoonosen & Antibiotic Stewardship
Antimikrobielle Resistenzen stellen heute eine der größten Herausforderungen für die öffentliche Gesundheit dar. Bereits dem Entdecker Fleming war das Phänomen der Antibiotikaresistenz bekannt. Antibiotikaresistenzen reichen von multiresistenten (MDR) über extensiv resistenten (XDR) bis hin zu panresistenten (PDR) Bakterienisolaten und stellen eine der größten Herausforderungen der modernen Medizin dar. Sie sind nicht allein ein mikrobiologisches oder klinisches Problem, sondern entstehen durch ein komplexes Zusammenspiel biologischer, epidemiologischer, ökologischer und gesellschaftlicher Faktoren. Ein wirksamer Umgang mit antimikrobiellen Resistenzen erfordert daher ein integriertes Verständnis dieser Zusammenhänge sowie koordinierte Maßnahmen im Rahmen des One-Health-Ansatzes, der die Gesundheit von Mensch, Tier und Umwelt gleichermaßen berücksichtigt.
Resistenzforschung und das Verständnis der Ausbreitungswege resistenter Bakterien werden dadurch fast wichtiger als die kostenintensive und langwierige Entdeckung neuer Antibiotika-Wirkstoffe und folgende Zulassung als Arzneimittel.
Verschiedene regionale Partner und Mitglieder von HELIX forschen auf den Gebieten der Antibiotikaresistenz, Zoonosen und des Antibiotic Stewardship (ABS). Antibiotic Stewardship bezeichnet den verantwortungsvollen und evidenzbasierten Einsatz von Antibiotika mit dem Ziel, bakterielle Infektionen optimal zu behandeln, den unnötigen Antibiotikaverbrauch zu reduzieren und die Entstehung sowie Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu verhindern.
Antibiotika Reshoring
Die Rückverlagerung (Reshoring) der Antibiotikaproduktion bzw. Wirkstoffproduktion nach Deutschland und Europa gewinnt im Kontext von Lieferkettenstörungen, geopolitischen Abhängigkeiten und zunehmenden Resilienzanforderungen im Gesundheitswesen deutlich an Bedeutung. Ziel ist es, die derzeit stark auf außereuropäische Produktionsstandorte – insbesondere in Asien – konzentrierten Herstellungs- und Wirkstoffketten wieder stärker regional zu verankern. Dadurch sollen Versorgungssicherheit, Qualitätskontrolle und strategische Unabhängigkeit bei essenziellen Arzneimitteln wie Antibiotika verbessert werden. Gleichzeitig adressiert das Reshoring zentrale Herausforderungen wie Preisverfall bei Generika, Umwelt- und Produktionsstandards in den wichtigsten Wirkstoff-Herstelländern China und Indien sowie die Vulnerabilität globaler Lieferketten. Politische Initiativen auf EU- und Bundesebene fördern daher gezielt den Aufbau beziehungsweise die Reindustrialisierung pharmazeutischer Produktionskapazitäten in Europa, um eine nachhaltige und krisenfeste Arzneimittelversorgung sicherzustellen.
Antimykotika
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