Bakterien, die Ultraschallsignale reflektieren und so verraten, wo sie sich gerade im menschlichen Körper befinden, haben Forscher am California Institute of Technology (Caltech) entwickelt. Das Verfahren soll Ärzten helfen, den Weg von Präparaten zu verfolgen, die aus therapeutischen Gründen gespritzt werden, etwa um Darm- und Magenleiden zu kurieren. Es könnten beispielsweise Probiotika sein, die im wesentlichen aus Bakterien bestehen. Ärzte können so feststellen, ob die Probiotika dort landen, wo sie therapeutisch wirken sollen.


Bild: Caltech

Die Idee entstand vor sechs Jahren

Mit Licht ist da nichts zu machen, erkannten die Forscher um Mikhail Shapiro, Professor für Chemieingenierswesen. Es dringt nur wenig in die Oberfläche ein. Ultraschall wäre optimal, erkannte er. Doch Bakterien reflektieren keine Schallwellen, bleiben also unentdeckt. Wenn sie in ihrem Inneren Gasbläschen produzierten könnte man sie auf Ultraschallbildern sehen, dachte sich Shapiro vor sechs Jahren. Und machte sich an die Arbeit, dem Darmbakterium Escherichia coli (E. coli), das im Darm natürlicherweise vorkommt und auch wichtiger Bestandteil von Probiotika ist, das Bläschenmachen beizubringen. Dass es funktioniert demonstrierte er an Mäusen, denen Bakterien injiziert wurden, die von Natur aus Gasbläschen erzeugen.

Erst ein Genmix brachte den Erfolg

Er machte sich daran, E.coli genetisch manipulieren, ihm Gene von anderen Bakterien einpflanzen, die Gasblasen erzeugen, um zu manövrieren. „Wir mussten einige Hürden überwinden“, sagt Shapiro. „Als wir das System endlich zum Laufen gebracht hatten gerieten wir förmlich in Ekstase.“ Sein Team versuchte es zuerst mit Genen des Bakteriums Anabaena flos-aquae. Doch E. coli blieb auch nach der Manipulation gasfrei. Dann versuchten die Forscher es mit einem nahen E. coli-Verwandten, wieder nichts. Schließlich versuchten sie es mit einem Genmix und hatten Erfolg.


Zugänglich für andere Forscher

Die Gene der beiden fremden Bakterien ergänzen sich. Shapiro vergleicht es mit dem Bau eines Hauses. Das Fremdgen des einen Bakteriums fungiert als Kran, das andere als Baustein. Beide Gemeinsam bauen den Gaserzeuger auf. „Das ist das erste Reporter-Gen, das bei der Erstellung von Ultraschallbildern eingesetzt werden kann“, so der Forscher. Es steht in Kürze anderen Wissenschaftlern zur Verfügung, die an Tieren forschen. Ehe es an Menschen eingesetzt werden kann könnten allerdings noch ein paar Jahre vergehen, sagt Shapiro.

via Caltech

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