Unheilvoller Mix: Was das EHEC-Genom verrät

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Elektronenmikroskopische Aufnahme eines EHEC-Bakteriums: Deutsche und chinesische Forscher haben das Genom des Ausbruchsstamms jetzt entschlüsselt. Quelle: Manfred Rohde/HZI

03.06.2011  - 

Auch wenn die Suche nach der EHEC-Quelle weiter läuft, zumindest bei der Erforschung des Erregers sind deutsche Bakteriologen einen Schritt weiter gekommen. Am 2. Juni meldeten gleich zwei Forscherteams die vollständige Entzifferung des Erbguts von HUSEC041. Während Münsteraner Forscher zusammen mit dem Konzern Life Technologies in Darmstadt die Erbinformation dekodierten, hatten sich Mikrobiologen vom Hamburger Universitätsklinikum in Eppendorf mit Spezialisten der Sequenzier-Fabrik des chinesischen Beijing Genomics Institute (BGI) zusammengetan. Die Erbgutsequenz offenbart: HUSEC041 ist ein genetischer Hybrid, der die krankmachenden Eigenschaften von zwei unterschiedlichen Erregern auf gefährliche Art und Weise miteinander vereint.  

Ein erstes Profil des EHEC-Erregers hatten Münsteraner Forscher um den Hygieniker Helge Karch bereits am 26. Mai veröffentlicht (mehr...). Der nun vollständig entzifferte Gencode von HUSEC041 (O104:H4) untermauert nach Aussagen der Mediziner ihre Ergebnisse. Zudem liefert er den Infektionsforschern ein präziseres Bild, wieso der Keim so außergewöhnlich aggressiv ist.

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Dass die vollständige Entzifferung des 5,2 Millionen Basenpaare langen E.coli-Genoms in nur wenigen Tagen möglich war, ist den enormen technischen Fortschritten zu verdanken, die die Sequenziertechniken in den letzten Jahren gemacht haben.

In Münster verwendeten die Forscher die Personal Genome Machine, um das Genom des EHEC-Keims zu entschlüsseln. Das handliche und leistungsstarke Gerät wurde erst vor wenigen Monaten vom Hersteller Life Technologies zum ersten Mal vorgestellt. Quelle: Life Technologies

Für die Sequenzierung hatten sich die Forscherteams mit Partnern aus der Industrie zusammengetan. Das Münsteraner Team um Karch ließ die EHEC-Proben in den Labors des Unternehmens Life Technologies in Darmstadt auslesen. Parallel hatte ein Team um Holger Rhode vom Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf genetisches Material des EHEC-Erregers nach Fernost gesandt. Ziel: Das Beijing Genomics Institute BGI in Shenzen. Hier ist die weltweit größte Sequenzierfabrik für Genomforscher angesiedelt, hunderte Sequenzierroboter sind im Einsatz. Im Fall von HUSEC041 hat sich die Verschickung ins Reich der Mitte offenkundig gelohnt. Wie die chinesischen Forscher auf der BGI-Website berichten, gelang es bereits nach drei Tagen, das Genom zu knacken.  Die gesamte Abfolge ist im Internet frei zugänglich (hier klicken).

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Kombination aus zwei Bakterientypen

Ein erster Blick auf das vollständig entschlüsselte Genom offenbart: Das Erbgut von HUSEC041 vereint Merkmale, die in zwei unterschiedlichen E.coli-Typen vorkommen. Der Ausbruchsstamm ist also ein Hybrid. Ein Großteil seiner genetischen Ausstattung stammt von sogenannten enteroaggregativen E.coli (EAEC) ab, andere Gensequenzen sind dagegen charakteristisch für Bakterien vom EHEC-Typ. Die Experten um Helge Karch vermuten, dass diese neue Kombination an Merkmalen der Grund für die außergewöhnliche Aggressivität der Mikrobe ist. Bakterien können durch sogenannten horizontalen Gentransfer- einer Art primitiven Sex zwischen Zellen- sehr leicht Erbsubstanzstückchen untereinander austauschen. Weiterhin haben die Molekularbiologen nun auch molekulare Belege, dass HUSEC041 neue Resistenzen gegen Antibiotika entwickelt hat. Dazu zählen offenbar Resistenzen gegen Aminoglycoside, Macrolide und Beta-Lactame. Zwar spielen diese Antibiotika-Resistenzen keine Rolle für die Behandlung der EHEC-Patienten – hier sind die antimikrobiellen Wirkstoffe ohnehin tabu. Die Forscher vermuten dennoch, dass der Ausbruchsstamm damit auch in der Umwelt bessere Überlebenschancen haben könnte. Die detaillierte Analyse des Genoms wird die Forscher auch in den nächsten Wochen noch in Atem halten. Mediziner können mithilfe der Erbgutsequenz zumindest nun ihre Nachweistests optimieren. Nur mittelfristig werden die neuen Erkenntnisse allerdings in neue Behandlungsstrategien münden.