Identifikation, Isolation und Charakterisierung neuer antimikrobieller Peptide aus humanem Gewebe sowie die Entwicklung von therapeutisch einsetzbaren Leitstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr. Nisar Peter Malek, seit 6/2019
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222642086

Menschliche Oberflächen sind permanent der Besiedelung durch Mikroorganismen ausgesetzt. Um sich vor einer Infektion zu schützen, produzieren diese Oberflächen daher körpereigeneAntibiotika antimikrobielle Peptide (AMPs). Aufgrund ihres breiten Wirkspektrums gelten AMPs als geeignete Kandidaten zur Entwicklung neuer Antibiotika. Ein Ziel hier ist es neue antimikrobielle Peptide im Magen, der Galle, sowie den Gallengängen zu identifizieren und bekannte Substanzen ggf. besser zu verstehen. Dazu werden wir Proteine aus dem jeweiligen Gewebe extrahieren, mittels Flüssigchromatographie auftrennen, reinigen und auf antimikrobielle Aktivität gegenüber kommensalen und pathogenen Mikroorganismen untersuchen. Da wir kürzlich zeigen konnten, dass die antimikrobielle Aktivität von humanem beta-Defensins 1 (hBD-1) und humanem Defensin 6 (HD-6) maßgeblich von den Umgebungsbedingungen abhängig ist, berücksichtigen wir pH-Wert, Redoxstatus und Salzkonzentrationen. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass reduziertes (aktives) hBD-1 durch endogene Proteasen und Duodenalsektret, z. B. im Magen, gespalten werden kann. Dies ist mit dem nahezu inaktiven oxidiertem hBD-1 nicht möglich. Bei der Spaltung von reduziertem hBD-1 entsteht ein Fragment (Oktapeptid) welches den letzten acht Aminosäuren des Carboxyterminus von hBD-1 entspricht und ein ähnliches antimikrobielles Wirkspektrum aufweist wie das Gesamtpeptid. Durch chemische Modifikation konnten wir die Stabilität des Peptids erhöhen und das Wirkspektrum beeinflussen. Da die zunehmende Resistenz von Pathogenen gegen Antibiotika ein Hauptgrund für die Relevanz unserer Arbeit darstellt, wollen wir das Risiko der Resistenzentwicklung gegen AMPs ermitteln. Ein weiteres Ziel dieses Antrags ist es, das Oktapeptid, und andere AMPs, hinsichtlich ihrer immunogenen und zytotoxischen Eigenschaften zu charakterisieren, um die Möglichkeit einer eventuellen Anwendung im Menschen zu untersuchen. Hierbei sollen verschieden in vitro Zellkulturen sowie ein ex vivo Vollblutmodell (human) mit den zu testenden Peptiden behandelt werden. Die Zytotoxizität soll dann anhand der Aktivität von Laktatdehydrogenase und WST-Assay bestimmt werden. Für die Untersuchung der Immunogenität soll CD69 auf der Oberfläche von Leukozyten mittels Durchflusszytometrie untersucht werden, sowie die Freisetzung von Zytokinen mittels ELISA bestimmt werden. Abschließend steht der Nachweis der antimikrobiellen Aktivität der jeweiligen Peptide und Fragmente in verschiedenen Infektionsmodellen, in vitro (Zellkultur) und in vivo (Larven der großen Wachsmotte, Galleria mellonella). Zusammenfassend soll das Verständnis antimikrobieller körpereigener Substanzen mit dem Ziel neuer Wirkstoffoptionen durch die Bearbeitung dieses Antrags signifikant erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Jan Wehkamp, bis 6/2019