Wirt-Pathogen-Interaktionen in Antibiotika-resistenten und persistierenden Infektionen
Die Arbeitsgruppe um Prof. Ernst arbeitet an der Schnittstelle von molekularer Mikrobiologie, Genomik, Epidemiologie und chemischer Biologie, um andauernde und multiresistente Infektionen besser zu verstehen und neue antimikrobielle Strategien zu entwickeln. Dazu führt die Gruppe mechanistische Studien durch, entwickelt infektionsrelevante genetische und chemische Screens und untersucht die adaptive Evolution von Pathogenität und Antibiotikatoleranz. Auf diese Weise sollen in vivo essenzielle Mechanismen im Zusammenhang mit persistierenden und multiresistenten Infektionen identifiziert werden. Die Erkenntnisse aus diesen Studien dienen der Arbeitsgruppe als Grundlage für die Entwicklung unkonventioneller antimikrobieller Strategien.
Antibiotikaresistenz ist zu einer globalen Bedrohung für die öffentliche Gesundheit geworden, da immer mehr multiresistente Bakterien auftreten und immer weniger neue Antibiotika entdeckt werden. In extremen Fällen kann Antibiotikaresistenz zu unbehandelbaren Infektionen führen, die zu Dauerinfektionen und hohen Sterblichkeitsraten führen.
Persistierende Infektionen werden jedoch auch häufig von Antibiotika-sensitiven Bakterien verursacht, was die Limitierungen der verfügbaren Antibiotika in der komplexen Umgebung des Wirts und die Notwendigkeit von neuen Ansätzen zur Behandlung persistierender Infektionen aufzeigt. Daher ist die Arbeitsgruppe um Prof. Ernst besonders daran interessiert, Wirt-Pathogen-Interaktionen in multiresistenten und persistierenden Infektionen zu untersuchen, die von Klebsiella pneumoniae verursacht wurden: eine der größten Antibiotika-resistenten Bedrohungen.
Ziel der Arbeitsgruppe ist letztlich die Translation: Ein besseres Verständnis der Pathogenität multiresistenter Bakterien soll Entwicklungsgrundlagen für neue Antiinfektiva schaffen, die keine klassischen Antibiotika sind.
Die Forschenden arbeiten daran, Angriffspunkte für Medikamente zu identifizieren, die für das Überleben der Bakterien im Wirt entscheidend sind. Ein Forschungsschwerpunkt umfasst den Nachweis adaptiver Mutationen in Patientenproben. Ziel ist es, den wirtsspezifischen Selektionsdruck besser zu verstehen und bakterielle Schwachstellen aufzudecken, die sich für gezielte Behandlungen nutzen lassen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf intrazellulären Infektionsstadien, die gegenüber herkömmlichen Antibiotika häufig resistent bzw. unempfindlich sind. Mithilfe von Hochdurchsatz-Screenings an Mutanten- und Wirkstoffbibliotheken werden in vivo essenzielle Zielstrukturen identifiziert – sowohl aufseiten der Bakterien als auch des Wirts. Diese Zielstrukturen werden in detaillierten mechanistischen Untersuchungen in Infektionsmodellen validiert, um eine Grundlage für die Entwicklung neuer Antivirulenz-Medikamente und wirtsgerichteter Therapien (Host-Directed Therapies) zu schaffen.
Die Arbeitsgruppe ist besonders daran interessiert, neue Ansätze zur effektiveren Behandlung von Harnwegsinfektionen zu entwickeln, um rezidivierende Infektionen zu verhindern, das Risiko schwerer Infektionen zu verringern, und dringend benötigte Optionen zur Behandlung extrem resistenter Infektionen bereitzustellen, ohne die Mikrobiota (Darmflora) zu schädigen.
