Antimikrobielle Peptide

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1 Friedrich-Schiller- Universität Jena Antimikrobielle Peptide -Natürliche Antibiotika gegen resistent gewordene Krankheitserreger- Michèle Uting 1

2 Antibiotikaresistenz -ein ernst zu nehmendes Problem- Wachsende Zahl Antibiotika-resistenter Erreger Ursache: breiter Antibiotikaeinsatz in Humanund Veterinärmedizin, sowie in der Tierhaltung Nosokomiale(Krankenhaus-) Infektionen Häufigkeit multiresistenter Erreger (MRE) auf deutschen Intensivstationen [3] Kosten für Europa: 1,5 Mrd. pro Jahr 1 jährlich ca Fälle in Deutschland ( tödlich) 1 Mattner, F. et al.(2012). Dtsch. Arztebl. Int. 109(3): [4] verlängerter Krankenhausaufenthalt, erhöhte Morbidität/Mortalität, insgesamt mehr Kosten 3 häufig im Zusammenhang mit dem Einsatz von Medizinprodukten 2 1 Gastmeier P. und GeffersC. (2008). Dtsch Med Wochenschr.133: GeffersC. und Gastmeier P.(2011). Dtsch Ärztebl Int.108(6): Grace Emori T. und Gaynes R. P. (1993). Clin Microbiol Rev. 6:

3 Antimikrobielle Peptide -körpereigene Antibiotika- kleine ( 100 Aminosäuren), meist positiv-geladene Proteine essentieller Bestandteil des angeborenen Immunsystems von Wirbellosen und Wirbeltieren (z.b. Mensch) 5 Biologische Funktion: antimikrobielle Wirksamkeit gegenüber Bakterien, Pilzen, Mykobakterien, membranumhüllten Viren und Einzellern 6 [8] Immunstimulierende Effekte(z.B. Förderung Wundheilung) Heute: 1200 verschiedene antimikrobielle Peptide (AMPs) 7 5 Shin D.M.undJoE.K.(2011). Immune Network.11: BuletP.,Stöcklin R.etal.(2004). Immunol Rev.198: Wang G., Li X., et al.(2009). Nucleic Acids Research. 37: D933-D

4 LL-37 -bekannter Vertreter humaner AMPs- Produktion überwiegend durch weiße Blutkörperchen, Haut-und Lungenzellen 9 Eigenschaften: 37 Aminosäuren 10 lineare, α-helikale(spiralförmige) Struktur positive Ladung LL-37 [14] Wirkung auf das menschliche Immunsystem : Aktivierung der Immunzellen Förderung von Wundheilung und Zellwachstum Anregung der Bildung neuer Blutgefäße 9 Henzler Wildman K. A. et al.(2003). Biochem: 42: Wiesner J. et al.(2010). Virulence. 1: Lai Y. et al.(2009). Trends Immunol. 30: Koczulla R. et al.(2003). J Clin Invest. 111: Davidson D. et al.(2004). J Immunol. 172:

5 LL-37 -bekannter Vertreter humaner AMPs- LL-37 Antimikrobielle Wirksamkeit: gegenüber Bakterien, Pilzen und membranumhüllten Viren Wirkmechanismus: Porenbildung Braff M. H. et al.(2006). Curr Top Microbiol Immunol. 306: Fahy R. J. et al.(2005). Immunol Res. 31: De Smet K. et al.(2005). Biotechnol Lett. 27: Lehrer R. I. und Ganz T.(2002). Curr Opin Hematol. 9: Wiesner J. et al.(2010). Virulence. 1:

6 Inhalt der Masterarbeit A-549 LL-37 E. coli [20] Zielstellung: 1. Gentechnische Herstellung von LL-37 Gewinnung der LL-37-Gensequenz aus humanen Lungenzellen (Zelllinie A549) Vervielfältigung der DNA im Bakterium Escherichia coli Integration in die chromosomaledna der Hefe Pichia pastoris Kultivierung von P. pastoris zur Proteinexpression Detektion von LL-37 mit Hilfe von Antikörpern P. pastoris [21] Detektion mit Hilfe von Antikörpern 5

7 Inhalt der Masterarbeit Zielstellung 2. Ausrüstung polymerer Werkstoffe Beschichtung von Polypropylen-und Cellulose-Folien mit einem synthetischen LL-37 Untersuchung auf antibakterielle Wirksamkeit Testorganismus: Staphylococcus aureus 6

8 Zusammenfassung Antimikrobielle Peptide, wie LL-37, besitzen viele wünschenswerte Eigenschaften geringe Größe schnelle antimikrobielle Wirksamkeit Immunstimulierende Effekte die sie zu zukunftsträchtigen Kandidaten für die Entwicklung von Medikamenten, als auch für die antimikrobielle Ausrüstung von Materialien machen. Ausblick: 1. Up-Scaling der Bioproduktion von LL Funktionalisierung von Medizinprodukten mit AMPs zur Prävention nosokomialer Infektionen 7

9 Vielen Dank! allen mitwirkenden Kolleginnen und Kollegen dem Bundesministerium für Wirtschaft undenergiebmwifürdie finanzielle Unterstützung des Vorhabens 8