07.07.2025
Wie entstehen Resistenzen und wie kann die Wirksamkeit von Antibiotika erhalten werden?
Forschende des FZBs haben anhand von Laborexperimenten und mathematischen Berechnungen erstmals die Bereiche definieren können, bei denen die Entstehung von Resistenzen bei zwei wichtigen Tuberkulose-Medikamenten begünstigt wird.
In Anbetracht der Tatsache, dass die Zahl der Antimikrobiellen Resistenzen (AMR) weltweit immer weiter ansteigt, ist die richtige Dosis und Dauer der Einnahme von Antibiotika von enormer Wichtigkeit, um weitere Resistenzbildungen zu vermeiden.
Die Behandlung der Tuberkulose stellt aufgrund ihrer Komplexität und Dauer einen relevanten Faktor für die Entwicklung multiresistenter Keime dar: Bereits jetzt treten jährlich weltweit 450.000 Fälle multiresistenter Tuberkulose (MDR) auf, bei denen die klassischen Medikamente nicht mehr effektiv wirken. Man geht davon aus, dass die gängigen Medikamente häufig ihren Zielort nicht vollständig erreichen, da sich das Bakterium M. tuberculosis im menschlichen Körper gut verstecken und verkapseln kann.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Borstel, Leibniz-Lungenzentrum und der ETH Zürich untersuchten im Rahmen ihrer Studie das soganannte "mutant selection window" für zwei wichtige TB-Medikamente: Moxifloxacin und Bedaquilin. Dabei handelt es sich um den Bereich der Antibiotika-Wirkstoffkonzentrationen, in dem Resistenzen selektiert und vermehrt werden. Mit einer Kombination aus Laborexperimenten und mathematischer Modellierung ermittelten sie die Konzentrationen, bei denen diese Medikamente nicht mehr wirksam sind und die Selektion resistenter Stämme begünstigt wird.
Ihre im Journal of Infection veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass der Schwellenwert für die Entwicklung einer Resistenz deutlich niedriger ist als bisher angenommen. Dieser Schwellenwert hängt auch stark von der Dauer der Arzneimittelexposition ab. Eine Langzeitbehandlung, wie sie mathematisch simuliert wurde, fördert die Resistenz schon bei viel niedrigeren Konzentrationen als eine Kurzzeitbehandlung, die experimentell nachgewiesen wurde.
Dies kann bedeuten, dass bereits geringe Schwankungen der Medikamentenspiegel - aufgrund unregelmäßiger Dosierung oder schlechter Absorption - ausreichen, um die Entwicklung einer Resistenz zu fördern. Wichtig ist, dass die Forscher gezeigt haben, dass die Kombination von mathematischer Modellierung mit experimentellen Daten einen leistungsfähigen Ansatz zur Bestimmung der optimalen Medikamentendosierung bietet, der einen vielversprechenden Weg zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen und zur besseren Gestaltung von Therapien darstellt.
Publikation:
Sonnenkalb, Lindsay et al. The mutant selection window of moxifloxacin and bedaquiline resistant Mycobacterium tuberculosis. Journal of Infection, Volume 91, Issue 1, 106523. doi: https://doi.org/10.1016/j.jinf.2025.106523
Kontakt:
Dr. Lindsay Sonnenkalb
Moleculare und Experimentelle Mykobakteriologie
Telefone: +49 4537 / 188-7560
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