NextGen InVitro Evolution: Entschlüsselung des Phagengenoms

Antibiotikaresistenzen stellen eine der größten Herausforderungen für die moderne Medizin dar. Immer mehr bakterielle Infektionen, die früher problemlos behandelt werden konnten, sprechen heute nicht mehr auf herkömmliche Medikamente an. Das betrifft nicht nur Krankenhäuser, sondern auch die Tiermedizin und die Landwirtschaft, wo Antibiotika häufig eingesetzt werden. Es besteht daher ein dringender Bedarf an alternativen Behandlungsmöglichkeiten. Eine vielversprechende Alternative ist die sogenannte Phagentherapie. Dabei kommen Bakteriophagen, kurz Phagen, zum Einsatz. Phagen sind Viren, die gezielt Bakterien angreifen und zerstören. Sie kommen in der Natur sehr häufig vor und sind für Menschen ungefährlich. Ihre hohe Spezifität gegenüber bestimmten Bakterienarten ist ein Vorteil, bringt aber auch eine Herausforderung mit sich: Für viele Infektionen muss ein passender neuer Phage gefunden werden. Ein Prozess, der derzeit aufwendig, zeitintensiv und schwer skalierbar ist. Deshalb ist es besonders wichtig, die Funktionsweise und Entwicklung von Phagen auf genetischer Ebene besser zu verstehen. Unser Projekt verfolgt das Ziel, eine neuartige automatisierte Plattform zum Trainieren von Phagen zu entwickeln. Mit Hilfe eines sogenannten Lab-on-a-Chip-Systems, also eines miniaturisierten Labors auf einem Mikrofluidikchip, sollen Phagen unter kontrollierten Bedingungen gezielt weiterentwickelt werden, um gefährliche, antibiotikaresistente Bakterien effektiver bekämpfen zu können. Durch die kontinuierliche Konfrontation mit Bakterien in einer Miniaturumgebung möchten wir den natürlichen Evolutionsprozess beschleunigen und innerhalb weniger Tage anwendbare Phagen erzeugen. Gleichzeitig ermöglicht das System grundlegende wissenschaftliche Einblicke in die Evolution von Phagen, den Genaustausch zwischen ihnen und die Abwehrstrategien von Bakterien. Die entwickelten Module können möglicherweise dazu beitragen, alte mikrobiologische Standardmethoden zu modernisieren, die derzeit die Phagenforschung prägen. Langfristig könnte diese Forschung den Grundstein für ein Gerät legen, mit dem Ärzt:innen oder Tierärzt:innen vor Ort maßgeschneiderte Phagentherapien herstellen können. Dadurch ließe sich der Antibiotikaeinsatz deutlich reduzieren und die weitere Ausbreitung von Resistenzen verlangsamen. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen dem AIT Austrian Institute of Technology und der Medizinischen Universität Wien und vereint Expert:innen aus Mikrobiologie, Medizintechnik und klinischer Forschung. Gemeinsam wollen wir eine technologische Innovation schaffen, die zur nachhaltigen Bekämpfung bakterieller Infektionen in einer Zeit nach dem Antibiotika-Zeitalter beitragen kann.