Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB
Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse IZI-BB

Antimikrobielle Peptidstrategien

Die starke Affinität antimikrobieller Peptide (AMP) auf Bakterienmembranen wird dazu verwendet, bakterielle Keime mittels speziell modifizierter Trägermaterialien aus heterogenen Gemischen zu isolieren und anschließend zu bestimmen. Hierbei konnte auch eines der komplexen Wirkprinzipien von antimikrobiellen Peptiden entdeckt werden. Wir sind nun in der Lage, maßgeschneiderte im Vergleich zu natürlich vorkommenden Peptiden sehr kurze artifizielle, nicht-toxische Moleküle (Peptide) anzufertigen (»Synthizide«). Mit diesem patentierten Verfahren eröffnet sich die Möglichkeit, in bestimmten Bereichen Antibiotika zu ersetzen und so die Keimlast zu reduzieren ohne zusätzliche Resistenzen zu schaffen bzw. die bestehenden zu manifestieren. Mit den genannten und anderen (natürlichen) AMP können biozide Oberflächen generiert werden, die als bedingter Antibiotika-Ersatzstoff einen Beitrag zu immer stärker aufkommenden Antibiotika-Resistenzen und der Bekämpfung von multiresistenten Keimen leisten. (Stichworte: Wundauflagen, Medizinprodukte)

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Reduktion multiresistenter, pathogener Bakterien in der Milchgewinnung

Behandlung von bakteriell infizierter Zellkultur (U937 + Staphylococcus xylosus) mit Melittin und O1 (artifizielles AMP)
© Fraunhofer IZI-BB
Behandlung von bakteriell infizierter Zellkultur (U937 + Staphylococcus xylosus) mit Melittin und O1 (artifizielles AMP)
Behandlung von bakteriell infizierter Zellkultur
© Fraunhofer IZI-BB
Lebend/tot-Färbung einer bakteriell infizierten Zellkultur (L929 - S. xylosus). A) Behandlung mit Melittin (50 μM/100×MIC); toxische Wirkung für Pro- und Eukaryoten. B) Behandlung mit Fraunhofer IZI-BB O1 (50 μM/100×MIC); selektive Zerstörung der Membranen

Ziel des Projektes ist der Einsatz antimikrobiell wirkender Peptide zur Bekämpfung bakterieller Infektionserreger in Biofilmen sowie die Entwicklung eines Schnelltests zum Nachweis von Krankheitserregern. Bisher sind weltweit noch keine funktionellen Beschichtungen mit antimikrobiellen Peptiden bekannt, mit Hilfe derer die Dekontamination von mikrobiologischen Erregern entlang der Lebensmittelkette und im Besonderen bei der Milcherzeugung erfolgt. Die Verwendung von AMPs in der Lebensmittelindustrie stellt folglich ein absolutes Novum dar. Die Vorteile der in dem vorliegenden Projekt geplanten Entwicklungen sind die einfache Handhabung und sofortige Anwendung des fertigen Produkts.

Projekt in der BMEL-Richtlinie »Förderung von Maßnahmen zur Minimierung der Übertragung von antibiotikaresistenten Bakterien oder Antibiotikaresistenzeigenschaften entlang der Lebensmittelkette«, Projektträger: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)

  • Kopplung von Peptiden an unterschiedliche Oberflächen mittels affiner oder kovalenter direkter Immobilisierung oder
  • Kopplung über »Hilfsmatrices« auf schwierigen Substraten, die eine stabile Kopplung bzw. eine langsame Freisetzung der Peptide ermöglichen  (z.B. 3D-Polylysin-Matrix)

  • Rapsch K, Bier FF, von Nickisch-Rosenegk M. Rational Design of Artificial Beta-Strand-Forming Antimicrobial Peptides with Biocompatible Properties. Mol Pharm. 2014 Oct 6;11(10):3492-502. doi: 10.1021/mp500271c. Epub 2014 Sep 22. PubMed PMID: 25192319.
  • Rapsch K, Bier FF, Tadros M, von Nickisch-Rosenegk M. Identification of antimicrobial peptides and immobilization strategy suitable for a covalent surface coating with biocompatible properties. Bioconjugate Chemistry 12/2013.

Patente

Rapsch, Karsten; Nickisch-Rosenegk, Markus von, Dr., Synthetische artifizielle Peptide mit biozider Wirkung »Synthizide« DE 10 2014 101 663 A1

  • Bovicare GmbH
  • ILBC GmbH
  • RIPAC-Labor GmbH
  • Robert-Koch-Institut