Evolutionäre Konsequenzen von Variation in Mutationsraten für Antibiotikaresistenz

• Antragsteller: Professor Dr. Hinrich Schulenburg
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Evolution, Anthropologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529531135

Die kontinuierliche Ausbreitung der Antibiotikaresistenz bei bakteriellen Krankheitserregern stellt eine große Bedrohung für die globale Gesundheit dar. Neue Strategien sind daher dringend erforderlich. Evolutionäre Prozesse sind für die aktuelle Bedrohung von zentraler Bedeutung, denn die Fähigkeit der Bakterien, sich an die Antibiotikatherapie anzupassen, ist die Grundlage für die Evolution und Verbreitung der Resistenz. Überraschenderweise werden evolutionäre Konzepte in den Programmen zur Bekämpfung der Antibiotikakrise in der Regel vernachlässigt und oft völlig außer Acht gelassen. Dies ist ein Problem, da eine Vernachlässigung der evolutionären Dynamiken zu Behandlungskonzepten führen kann, die die Ausbreitung von Resistenzen fördern. Das vorgeschlagene Projekt konzentriert sich auf Grundlagenforschung, um neue Ideen zur Eindämmung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu entwickeln, und um ganz allgemein unser Verständnis der bakteriellen Resistenzevolution zu verbessern. Im Einzelnen zielt das Projekt darauf ab, ein systematisches Verständnis zu (i) den unterschiedlichen Mutationsraten für Resistenz gegen verschiedene Antibiotika und (ii) den daraus resultierenden evolutionären Trade-offs zu erzielen. Die Mutationsraten für Resistenz wie auch die damit assoziierten Trade-offs sind von zentraler Bedeutung für die anfängliche Entstehung von Resistenzen und ihre anschließende Ausbreitung, doch bisher ist ihr Einfluss auf verschiedene Erregergenotypen und Antibiotika noch weitgehend unerforscht. Daher wird die vorgeschlagene Arbeit diese derzeitige Wissenslücke schließen, basierend auf einer Kombination aus Resistenzanalysen, Genomsequenzanalysen und Evolutionsexperimenten und unter Verwendung von dem Gram-negativen Bakterium Pseudomonas aeruginosa als Modell, einem der problematischen Humanpathogene der WHO-Prioritätsgruppe 1. Im Rahmen des Projekts wird entsprechend untersucht, inwieweit die Mutationsraten für Resistenzen zwischen den Genotypen dieses Krankheitserregers und verschiedenen Antibiotika variieren. Darüber hinaus wird untersucht, inwieweit die Evolution der Resistenz mit Trade-offs assoziiert ist, wie z. B. der kollateralen Sensitivität, welche das Phänomen beschreibt, dass die Evolution der Resistenz gegen ein Antibiotikum eine Zunahme der Empfindlichkeit gegenüber einem anderen Antibiotikum verursacht. Die erwarteten systematischen Daten werden als prädiktiver Rahmen verwendet, über das Behandlungsprotokollen entwickelt werden können, die die Evolution der Resistenz entweder fördern oder einschränken - entweder allgemein für P. aeruginosa oder in Abhängigkeit einzelner Genotypen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen