Intrazelluläre Persistenzfaktoren in Harnwegsinfektionen

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Ernst
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535296762

Persistierende Infektionen werden häufig von Antibiotika-empfindlichen Bakterien verursacht, was grundsätzliche Limitierungen der Antibiotikatherapie in der komplexen Umgebung des Wirts aufzeigt. Während variable Patientenfaktoren zur Effizienz der Antibiotikatherapie beitragen, sind grundsätzliche Prinzipien von Antibiotikapersistenz etabliert worden. In vitro kann Antibiotikapersistenz selbst unter optimalen Wachstumsbedingungen in ruhenden Subpopulationen aufgrund inaktiver Antibiotikazielstrukturen observiert werden. In vivo schützen intrazelluläre Infektionsstadien die Bakterien vor vielen Komponenten des Immunsystems, während Wirt-Pathogen Interaktionen zu Antibiotikatoleranz führen können. In meinen postdoktoralen Studien untersuchten meine Kollegen und ich die adaptive Evolution von multiresistenten Klebsiella pneumoniae in Infektionen, was zur Entdeckung von Persistenz vermittelnden Mutationen in Harnwegsinfektionen und einer intrinsischen Fähigkeit von intrazellulärem Überleben und Antibiotikatoleranz von K. pneumoniae in LAMP1 positiven Vakuolen von Blasenepithelzellen führte. Eine weiterführende Untersuchung des Phänomens der intrazellulären Antibiotikapersistenz zeigte, dass ruhende, multitolerante Bakterien häufiger in der intrazellulären Umgebung als in der extrazellulären Umgebung vorkamen. Um eine antimikrobielle Strategie gegen intrazelluläre bakterielle Infektionen zu entwickeln, entwickelten wir eine Hochdurchsatzprozedur zur Bestimmung von intrazellulärem Überleben von Klebsiella pneumoniae in Blasenepithelzellen, was die Messung intrazellulärer antimikrobieller Aktivität von Wirkstoffen in hohem Durchsatz ermöglichte. Dies führte zur Entdeckung eines auf den Wirt abzielenden Wirkstoffs, der intrazelluläre antimikrobielle Aktivität in Wirtszellen induzierte und in einem Infektionsmodell latenter Harnwegsinfektion in der Maus wirksam war. Ich schlage vor, die intrinsische Fähigkeit von K. pneumoniae in LAMP1 positiven Vakuolen von Blasenepithelzellen zu Überleben zu untersuchen, um ein besseres Verständnis der molekularen Grundlage von persistierenden Harnwegsinfektionen zu erlangen. Intrazelluläre Persistenzfaktoren werden in einem hohen Durchsatz von parallelen Infektionen mit einer gereihten Transposonbibliothek in Transposonmutanten identifiziert werden. Validierungs- Experimente und phänotypische Charakterisierungen von Genen, die den stärksten Einfluss auf intrazelluläres Überleben haben, werden zu einer detaillierteren mechanistischen Studie bei einem der identifizierten Persistenzfaktoren führen. Proteininteraktionsstudien werden helfen zusammenhängende Faktoren zu identifizieren was zur Entdeckung von Wirt- Pathogen Interaktionen führen könnte, die intrazelluläres Überleben ermöglichen. Weiterhin wird eine Mutante, die nicht intrazellulär überleben kann, Untersuchungen zur Rolle von intrazellulären Infektionsstadien in einem Harnwegsinfektionsmodell der Maus ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen