Bakteriophagen

Bakteriophagen – kurz Phagen – sind nach dem griechischen Wort »phagein« für Fressen benannt. Es handelt sich um Viren, die spezifisch und ausschließlich Bakterien infizieren, sich in ihnen vermehren und diese dann im Zuge der Infektion durch Lyse zerstören.

Diese Eigenschaft macht sie zu einem für Mensch und Tier ungefährlichen, aber sehr effizienten Werkzeug, um Bakterien zu bekämpfen. Anwendungen reichen von der Entwicklung von Therapien gegen bakterielle Infektionen, über die Konservierung von Lebensmitteln bis zum Abbau von Biofilmen in technischen Systemen.

Des Weiteren sind Bakteriophagen naturgemäß ein Vehikel zur Übertragung von genetischem Material, was zur genetischen Modifikation der infizierten Bakterien führen und somit gezielt genutzt werden kann. So werden Phagen beispielsweise in der bakteriellen Diagnostik und zur Anpassung biotechnologische Prozesse eingesetzt.

Ihr Partner für Phagen-Forschung

Das Innovationsfeld Virus-basierte Technologien des Fraunhofer IGB entwickelt für Kunden aus Forschung, Klinik und Industrie Phagen für spezifische Fragestellungen.

Der Schwerpunkt liegt darin, Bakteriophagen gezielt als maßgeschneidertes Werkzeug für Medizin und Bioökonomie zu nutzen. Anwendungsfokus ist der Einsatz von Bakteriophagen zur gezielten Keimreduktion. Leistungen sind hierbei die Identifikation, das Engineering, die Kultivierung, Lagerung und Formulierung von Phagen.

Phagen als Modellviren

Darüber hinaus setzen wir ausgewählte Bakteriophagen erfolgreich als Surrogat für SARS-CoV-2 − also als Modellviren − ein, um Fragestellungen zur Wirkung von Schutzmasken und Filtern oder Desinfektionsmethoden zu untersuchen. Dies ist detailliert auf der Seite »Aerosolgetragene Viren« beschrieben.

Das therapeutische Potenzial von Phagen wird in einigen osteuropäischen Ländern seit langem bereits erfolgreich als Antibiotika-Alternative zur Therapie unterschiedlichster Infektionen genutzt. Sowohl leichte wie schwere bakterielle Infektionen, etwa Brandwunden, Magen-Darm und Urogenitaltrakt-Infektionen oder Mukoviszidose-assoziierte Infektionen, können mit Phagen behandelt werden.

Phagen gegen Karieserreger

Dass Phagen gezielt Bakterien zerstören können und sich für eine mögliche medizinische Anwendung im oralen Bereich eignen, haben wir am IGB beispielhaft für Karieserreger im Projekt Kari-EX gezeigt.

Haben Sie Interesse, den Einsatz von Phagen gegen Karies therapeutisch umzusetzen? Kommen Sie mit uns ins Gespräch!

Phagen als Alternative zu Antibiotika

Aufgrund des weltweit rasanten Anstiegs antibiotikaresistenter (AMR-)Bakterien, vor allem auch einer Zunahme multiresistenter Bakterien wie Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) oder Extended Spectrum β-Lactamase (ESBL) produzierender Erreger, wird der Ruf nach alternativen Behandlungsmethoden zunehmend lauter. Dies zeigt eine aktuelle Analyse der AMR-Abteilung der WHO besonders deutlich, die sich mit der Entwicklung antibakterieller Wirkstoffe im präklinischen Stadium beschäftigt [Antibacterial agents in preclinical development: an open access database. World Health Organization (2019)] und mittlerweile auch Phagen und von Phagen stammende Peptide auflistet.

Bakteriophagen können künftig eine wichtige Rolle einnehmen und in der Medizin zur Behandlung antibiotika-resistenter Bakterien genutzt werden. Des Weiteren hat ihre Anwendung in der Lebensmittel- und Agrarindustrie, etwa zur Hygienisierung von Lebensmitteln oder zur Reduktion des Antibiotikaeinsatzes in der Tierhaltung, großes Potenzial.

Bakterielle Antibiotika-Resistenzen umgehen

Wir sind Ihr Partner für Phagen-Forschung! Kontaktieren Sie uns, wenn Sie Interesse an einer Entwicklungskooperation haben.

Bitte beachten Sie, dass wir Phagen nicht an Privatpersonen abgeben dürfen. Unser Angebot bezieht sich immer auf eine Entwicklung der Phagen im Rahmen einer Zusammenarbeit mit Forschung, Kliniken oder Unternehmen.

Das Anwendungsgebiet von Phagen beschränkt sich jedoch nicht ausschließlich auf therapeutische Zwecke. Darüber hinaus eignen sich Phagen überall dort, wo kontaminierende Bakterien gezielt entfernt werden sollen, beispielsweise zur Lebensmittelkonservierung oder zum Abbau von Biofilmen in der Medizintechnik.

Mit Phagen gegen Biofilme

Wollen Sie Biofilme eliminieren oder kontaminierende Bakterien entfernen? Sprechen Sie uns an, damit wir für Sie eine Lösungsstrategie auf der Basis von Bakteriophagen entwickeln können!

Im Bereich der Bioökonomie produzieren Bakterien chemische Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen oder Reststoffen, die als Alternative zu fossilen Rohstoffen dienen.

Metabolic Engineering für die industrielle Biotechnologie mithilfe von Phagen

Mithilfe von Bakteriophagen können die bakteriellen Stoffwechselprozesse zur Produktion der gewünschten Stoffe gezielt optimiert und ihre Ausbeute durch diese erhöht werden, was als Metabolic Engineering bezeichnet wird. Dies ist besonders attraktiv bei Bakterien, bei denen gängige gentechnische Methoden ineffizient oder unmöglich sind. Hierfür sollen Bakteriophagen gegen unterschiedlichste Bakterien gefunden, charakterisiert und in einer neu erstellten Phagenbank gelagert werden. Diese können dann für mögliche spätere, spezifische Nutzungsverfahren angewendet werden.

Für den Einsatz von Phagen zur Steuerung biotechnologischer Produktionsprozesse kommen sogenannte temperente Viren in Frage, die sich nach dem Eindringen in die Wirtszelle nicht sofort vermehren, sondern ihr Erbgut wie trojanische Pferde stabil im Genom des Wirts verankern. So überdauern sie lange Zeit in den sich teilenden Wirtszellen und werden erst auf bestimmte Impulse aus der Umwelt hin aktiviert.

Temperente Viren als Sensoren und Aktoren

Diese Tatsache wollen wir als natürliche Sensor- und Aktor-Eigenschaft nutzen, zum Beispiel zur biointelligenten Steuerung von Prozessen und Regelkreisen: Entsprechend gentechnisch verändert können die Viren so in technische Systeme integriert werden, dass sie dort als virale Schalter Kaskaden auslösen können, beispielsweise in Bioreaktoren, um bestimmte Bakterienkulturen zu überwachen.

Mit ihrer Hilfe wäre es dann zum Beispiel möglich, den optimalen Zeitpunkt für die Ernte einer Fermentation zu bestimmen oder eine durch die Phagen induzierten Lyse der Bakterien einzuleiten, sodass die gewünschten bakteriellen Stoffwechselprodukte freigesetzt und leichter aufgearbeitet werden können.

Interesse? Gerne starten wir mit Ihnen ein Fermentationsprojekt zur Etablierung einer viralen Steuerung!