Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) hat einen neuen Wirkstoffkandidaten gegen schwere Lungeninfektionen durch den Krankenhauskeim Staphylococcus aureus entdeckt. Die in Cell Host & Microbe veröffentlichte Studie zeigt erstmals, dass kleine Moleküle aus der Gruppe der Quinoxalindione gezielt das bakterielle Toxin α-Hämolysin blockieren. Dieses Toxin ist ein Hauptauslöser für Gewebeschäden und Entzündungen. Lungenentzündungen durch Staphylococcus aureus gehören zu den gefährlichsten Krankenhausinfektionen. Besonders problematisch sind multiresistente Stämme, gegen die viele Antibiotika wirkungslos sind. Diese Erreger sind weltweit verbreitet und stellen eine enorme Herausforderung für moderne Gesundheitssysteme dar. Trotz intensiver Behandlung liegt die Sterblichkeitsrate oft über 20 Prozent.
„Infektionen mit Staphylococcus aureus sind selbst mit wirksamen Antibiotika oft schwer in den Griff zu bekommen“, erklärt Prof. Mark Brönstrup, Letztautor der Studie und Leiter der Abteilung „Chemische Biologie“ am HZI. „Unser neuer Therapieansatz setzt nicht direkt am Bakterium an, sondern neutralisiert gezielt ein von ihm produziertes Toxin. So eröffnen wir eine innovative Behandlungsmöglichkeit – besonders für schwerkranke Patient:innen mit hohem Risiko.“
Präzise Blockade von α-Hämolysin: Ein vielversprechender Therapieansatz
Der neue Forschungsansatz konzentriert sich auf die gezielte Blockade von α-Hämolysin. Dieses Protein bildet in der Lunge Poren in Zellmembranen, was Lungengewebe und Immunzellen zerstört, Entzündungen auslöst und den Krankheitsverlauf verschlechtert. Die Wissenschaftler:innen entwickelten ein miniaturisiertes Testsystem, mit dem sie über 180.000 Substanzen auf ihre Fähigkeit prüften, die Wirkung von α-Hämolysin zu hemmen. Besonders vielversprechend erwies sich die Substanz H052 aus der Klasse der Quinoxalindione – sowohl in Zellkulturen als auch in Tierversuchen.
„Unser Ziel war es, einen Wirkstoff zu entwickeln, der das Toxin unschädlich macht, bevor es Schaden anrichtet – genau das leisten die Quinoxalindione“, erklärt Dr. Aditya Shekhar, Erstautor der Studie. „Besonders beeindruckend war, dass wir nicht nur Zellen schützen, sondern auch bei infizierten Mäusen die Überlebensrate signifikant steigern konnten.“
Im Mausmodell erhöhte der Wirkstoff die Überlebenschancen bei akuten Lungenentzündungen durch den hochvirulenten S. aureus-Stamm USA300 deutlich – sowohl präventiv als auch therapeutisch. Gleichzeitig sanken die Entzündungswerte und die Bakterienlast in der Lunge von immunkompetenten Mäusen. Zudem zeigte sich, dass eine Kombination von H052 mit dem Antibiotikum Linezolid besonders effektiv war.
Neue Wege im Kampf gegen Antibiotikaresistenzen
Der Ansatz der „Pathoblocker“ gilt als vielversprechend. Diese Wirkstoffe hemmen bakterielle Virulenzmechanismen, greifen jedoch nicht direkt das Bakterium an. Dadurch entsteht kein Selektionsdruck, was das Risiko für Resistenzbildungen erheblich reduziert.
„Unsere Ergebnisse belegen, dass auch große bakterielle Toxine gezielt mit kleinen Molekülen ausgeschaltet werden können – das eröffnet neue Möglichkeiten für innovative Antiinfektiva“, ergänzt Shekhar. Dank der guten Herstellungsmöglichkeiten und Verträglichkeit könnte der Wirkstoffkandidat H052 insbesondere als Infusionspräparat in Kliniken eingesetzt werden – etwa zur Vorbeugung schwerer Lungenentzündungen bei Risikopatient:innen.
Die Forschungsarbeiten wurden maßgeblich am HZI in Braunschweig durchgeführt und im Rahmen des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) in Zusammenarbeit mit dem Lead Discovery Center (LDC) in Dortmund realisiert. Die gemeinnützige Organisation CARB-X fördert das Projekt mit bislang 4,9 Millionen US-Dollar und stellt bei weiterem Fortschritt zusätzliche Mittel bis zum Abschluss der klinischen Phase 1 in Aussicht.
Hintergrund: Verantwortungsvoller Umgang mit Tierexperimenten
Alle in dieser Studie durchgeführten Tierversuche mit Mäusen erfolgten unter strikter Einhaltung gesetzlicher und ethischer Vorgaben. Das Ziel war, mit möglichst wenigen Tieren aussagekräftige Daten zu gewinnen, um neue Therapieoptionen für schwerkranke Patient:innen zu entwickeln. Die Erkenntnisse aus diesen Versuchen tragen langfristig zur Entwicklung tierversuchsfreier Modelle und klinischer Anwendungen bei.
Über CARB-X
Der „Combating Antibiotic-Resistant Bacteria Biopharmaceutical Accelerator“ (CARB-X) ist eine internationale Initiative der Universität Boston. Ziel ist es, die Entwicklung innovativer Antibiotika sowie neuartiger Therapeutika, Impfstoffe und Diagnostika zur Bekämpfung arzneimittelresistenter Infektionen zu beschleunigen. CARB-X unterstützt Unternehmen und Forschungseinrichtungen in frühen Entwicklungsphasen bis hin zur klinischen Phase I.
Der Fokus liegt auf gefährlichen Bakterien, die auf den Prioritätenlisten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der US-amerikanischen Seuchenschutzbehörde CDC stehen. Seit 2019 fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) CARB-X und stellt in der zweiten Förderphase ab 2023 weitere 40 Millionen Euro zur Verfügung. Insgesamt investierte CARB-X seit seiner Gründung rund 400 Millionen US-Dollar in 92 Projekte weltweit und unterstützt damit die größte Pipeline präklinischer und früh entwickelter Produkte gegen resistente Infektionen.
Als wichtiger Akzelerator innerhalb des CARB-X-Netzwerks hat sich das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) gemeinsam mit dem Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) sowie dem Paul-Ehrlich-Institut (PEI) etabliert.
Die hier vorgestellte Forschung wird durch die Kooperationsvereinbarung Nr. IDSEP160030 von ASPR/BARDA sowie durch Fördermittel des Wellcome Trust, des deutschen BMBF und des UK Global Antimicrobial Resistance Innovation Fund (GAMRIF) unterstützt. Die Verwaltung dieser Mittel erfolgt durch CARB-X. Die in dieser Veröffentlichung enthaltenen Inhalte spiegeln nicht zwangsläufig die offiziellen Ansichten der Geldgeber oder von CARB-X wider.
Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
Die Wissenschaftler:innen des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) erforschen in Braunschweig und weiteren Standorten bakterielle und virale Infektionen sowie die Immunabwehr des Körpers. Sie verfügen über umfassendes Know-how in der Naturstoffforschung und nutzen diese Erkenntnisse zur Entwicklung neuartiger Antiinfektiva. Als Teil der Helmholtz-Gemeinschaft und des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) engagiert sich das HZI für translationale Forschung, um neue Therapien und Impfstoffe gegen Infektionskrankheiten zu entwickeln.
Weitere Informationen
Wissenschaftliche Ansprechpartner
Prof. Mark Brönstrup
Leiter Chemische Biologie
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
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D-38124 Braunschweig
Tel.: 0531 6181-1400; -1405
Originalpublikation
Aditya Shekhar et al.: Highly potent quinoxalinediones inhibit α-hemolysin and ameliorate Staphylococcus aureus lung infections. Cell Host & Microbe (2025). .
https://medizin-aspekte.de/wearable-misst-direkt-am-ohr-155182/