Bakteriophagen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Der Missbrauch von Antibiotika verursacht einen Selektionsdruck, der dazu führt, dass Bakterien stärker und hartnäckiger werden. Dies ist ein ernstzunehmendes Problem, aber die Phagentherapie könnte die Lösung sein.
Bakteriophagen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen

Letzte Aktualisierung: 29. Juli 2021

Die Resistenz gegen Antibiotika muss bekämpft werden, denn sie ist ein ernstes Problem für die öffentliche Gesundheit. Bakteriophagen (oder kurz auch Phagen) können bei der Lösung dieses Problems eine entscheidende Rolle spielen.

Der Missbrauch von Antibiotika ist einer der Hauptgründe dafür, dass Bakterien Mutationen durchlaufen und multiresistente Gene entwickeln. Diese Fähigkeit hilft ihnen, sich der Wirkung von Antibiotika zu widersetzen und sich trotz ihrer Anwendung zu vermehren und zu wachsen.

Daher möchten wir dir heute eine der interessantesten Therapien vorstellen, die zur Bekämpfung dieses Problems eingesetzt werden.

Was sind Bakteriophagen?

Ein Bakteriophage, auch als Phage bezeichnet, ist ein Virus, das Bakterien infiziert und tötet. Es besitzt über genetisches Material, bei dem es sich um DNA oder RNA handeln kann, das von einem Kapsid geschützt wird.

Wenn Bakteriophagen auf ein Bakterium treffen, interagieren sie mit diesem und binden sich an spezifische Rezeptoren auf dessen Oberfläche. Dort injizieren sie ihr Genom in die Bakterienzelle. In diesem Moment können zwei Lebenszyklen stattfinden:

  • Lytischer Zyklus: Bakteriophagen verhalten sich wie ein typisches Virus. Sie verwenden die Bakterienmaschinerie, um sich zu vermehren und neue Phagen freizusetzen, was zum Tod des Bakteriums führt.
  • Lysogener Zyklus: Das genetische Material des Bakteriophagen wird in das Genom der Wirtszelle integriert, sodass sich die Phagen vermehren können, ohne diese abzutöten. Wenn sich das Bakterium teilt, wird es zusammen mit dem des Phagen Kopien seines genetischen Materials erstellen, sodass die Phagen in den zukünftigen Nachfolgezellen vorhanden sind.

Bakteriophagen sind Mikroorganismen, die in allen Ökosystemen der Erde vorkommen. Darüber hinaus finden wir sie in den Ozeanen, in der Luft und im menschlichen Körper.

Sie regulieren Bakterienpopulationen. Dank ihnen bleibt die bakterielle Mikrobiota in lebenden Organismen stabil und ausgeglichen.

Außerdem gelten sie als die am häufigsten vorkommenden Organismen auf unserem Planeten: Norwegische Wissenschaftler fanden im Jahr 1989 250 Millionen Phagen in einem Milliliter Meerwasser.

Mehrere Viren
Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien infizieren und zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen eingesetzt werden könnten.

Der Einsatz von Bakteriophagen gegen Infektionskrankheiten

Wissenschaftler setzen diese Partikel seit Jahren als Therapien gegen Epidemien ein. Félix d’Hérelle war Mikrobiologe und der erste, der den Begriff Bakteriophagen prägte, was “Bakterienfresser” bedeutet.

Er erfand die Phagentherapie, nachdem er Phagen zur Behandlung von bakteriellen Infektionen eingesetzt hatte. Bei der Cholera-Epidemie in Indien im Jahr 1927 behandelte er Patienten mit Bakteriophagen und konnte die Sterblichkeitsrate von 60 % auf 8 % senken.

Schon Jahre zuvor, im Jahr 1921, setzten Ärzte in einem Pariser Krankenhaus Phagen oral bei Patienten ein, die an toxischer Dysenterie litten, woraufhin diese sich erholten. Außerdem setzten sie Bakteriophagen zur Behandlung von Typhus, Hautinfektionen, Harnwegsinfektionen und Otitis externa ein.

Aber auch ein Jahrhundert später denken wir immer noch darüber nach, warum wir sie nicht zur Bekämpfung multiresistenter Bakterien oder als Ersatz für Antibiotika einsetzen sollten.

Bakteriophagen-Therapie

Bei dieser Alternative zur Antibiotika-Behandlung setzen Ärzte Bakteriophagen ein, um die Bakterien abzutöten, die eine Infektion bei einem Patienten verursachen. Eine der grundlegenden Voraussetzungen ist die Verwendung lytischer Phagen, um die Abtötung der Bakterien und die Beseitigung toxischer bakterieller Verbindungen zu gewährleisten.

Der Einsatz von Phagentherapien in Kombination mit anderen Phagen, Antibiotika oder Impfstoffen verringert die Wahrscheinlichkeit einer Resistenzbildung.

Was spricht für die Nutzung von Bakteriophagen?

Bakterien Antibiotika
Bakterielle Resistenzen haben ihren Ursprung unter anderem im Missbrauch von Antibiotika.

Man darf nicht vergessen, dass Phagen Viren sind und daher von Wissenschaftlern nicht als lebende Organismen angesehen werden. Allerdings handelt es sich um dynamische Wesen und der lytische Zyklus ist der Schlüssel zur Phagentherapie.

Antibiotika hingegen sind Chemikalien, die bestimmte bakterielle Prozesse stören. Darüber hinaus können sie die Proteinsynthese oder die Bildung von Zellwänden beeinträchtigen.

Dies sind einige der Vorteile der Phagentherapie gegenüber dem Einsatz von Antibiotika:

  • Bakterielle Spezifität: Bakteriophagen infizieren nur bestimmte Bakterienstämme und lassen den Rest intakt, ohne die Flora des Mediums zu schädigen, in dem die Behandlung durchgeführt wird. Daher verursachen sie keine Störungen der Mikrobiota, wie zum Beispiel Antibiotika-assoziierte Diarrhöe oder Candidose in den Schleimhäuten.
  • Autodosierung: Bakteriophagen vermehren ihre Population dort, wo sie eingebracht werden. Auf diese Weise ist keine wiederholte Verabreichung erforderlich. Außerdem verschwinden die Phagen von selbst, wenn sie keinen Wirt mehr infizieren können.
  • Unterschiedliche Wirkmechanismen: Auf diese Weise lassen sich Infektionskrankheiten behandeln, die durch multiresistente Bakterien verursacht werden und gegen die Antibiotika nicht wirksam sind.

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Künftige Forschungsgebiete

Die Entdeckung der Bakteriophagen vor mehr als einem Jahrhundert hat es uns ermöglicht, das Verständnis zahlreicher biologischer Prozesse zu verbessern und neue genetische Techniken zu entwickeln. Ihr Einsatz nimmt zu. Daher ist es an der Zeit, Zeit und Mittel in ihre Erforschung zu investieren.

Wie auch bei Antibiotika entsteht durch den Einsatz von lytischen Phagen ein Selektionsdruck. Dieser führt zur Vermehrung von Bakterien mit Mutationen, die sie resistent gegen Phagen machen. Dies ist jedoch eine Herausforderung, die noch eingehender untersucht werden muss.

Abschließend lässt sich feststellen, dass wir weiter forschen müssen, um diese Lücke zu schließen und bei der Anwendung neuer Therapien Fortschritte zu erzielen. Das Ziel besteht darin, die große Bedrohung, die von der Antibiotikaresistenz ausgeht, zu kontrollieren.

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