Forschung

Warum führte das Trinken von Bakterien zu einem Nobelpreis?

Barry Marshall ist ein australischer Mediziner und arbeitete im Jahr 1984 als Assistenzarzt am Royal Perth Hospital in Western Australia. In der Klinik wurden immer wieder Patienten mit Magengeschwüren behandelt, teilweise sogar operativ. Doch oftmals blieb diese Behandlung ohne Erfolg. Einige Patienten verstarben. In der Schulmedizin galten zum damaligen Zeitpunkt Stress, eine falsche Ernährung, Alkohol und Rauchen als einzige Ursache für Entzündungen im Magen, aus denen schließlich die lebensgefährlichen Geschwüre entstehen können.

Zusammen mit dem Pathologen Robin Warren entdeckte Marshall bei allen an einem Zwölffingerdarmgeschwür verstorbenen und bei 77 Prozent der an Magengeschwüren verstorbenen Patienten ein bestimmtes Bakterium: Helicobacter pylori. Bis dahin galt es als unmöglich, dass Bakterien im menschlichen Magen überleben, geschweige denn sich dort vermehren könnten. Diese Erkenntnis brachte Marshall auf die Idee, das eine einfache Behandlung mit einem Antibiotikum Patienten schnell helfen kann, doch er bekam nur wenig Gehör in der Fachwelt.

Nachdem der Versuch Labortiere mit dem Bakterium zu infizieren nicht funktionierte, beschloss Marshall, sich selbst zu infizieren und so seine These zu beweisen. Aus diesem Grunde schluckte er einen Bakteriencocktail mit Helicobacter pylori. Nach 3 Tagen begann die Übelkeit, nach weiteren 7 Tagen wurde eine heftige Magenschleimhautentzündung diagnostiziert. Innerhalb weniger Tage verschwand die Entzündung nur mit Hilfe eines Antibiotikums. Dieses Ergebnis veröffentlichte er in dem Fachmagazin „The Lancet“ und stellte das Medizinwissen über Magen-Darm-Geschwüre auf den Kopf.

Im Jahr 2005 wurde Marshall zusammen mit Robin Warren für die Entdeckung von Helicobacter pylori mit dem Nobelpreis gewürdigt. Heute ist bekannt, dass die Helicobacter pylori-Infektion mit einer Prävalenz von weltweit etwa 50 % eine der häufigsten chronischen bakteriellen Infektionen darstellt. In Deutschland sind insgesamt etwa 33 Millionen Menschen infiziert, von denen zwischen 10 und 20 Prozent ein Geschwür entwickeln. Dank des beherzten Selbstversuchs von Marshall kann diesen Menschen mit vergleichsweise geringem Aufwand geholfen werden.

Können Viren gegen Krebs helfen?

Das menschliche Immunsystem schützt nicht nur vor Gefahren von außen, es schützt auch vor Gefahren von innen. Spezielle Immunzellen untersuchen permanent das Gewebe auf krankhaft veränderte Zellen und töten sie, wenn sie sie finden. So kann die Bildung von Tumoren im Keim erstickt werden.

Doch es kann vorkommen, dass Tumorzellen derart verändert sind, dass das Immunsystem sie nicht mehr erkennt. Dann kann ein Tumor ungehindert wachsen und im schlimmsten Fall sogar metastasieren, was für den Patienten mitunter den Tod bedeuten kann. Hier liegt der Ansatz für Immuntherapien gegen Krebs, denn das Immunsystem kann Krebs eliminieren, wenn es die veränderten Zellen nur erkennt. Es gilt also, die Tumorzellen wieder sichtbar zu machen. Eine Möglichkeit hierfür bieten Viren, die die Tumorzelle infizieren und so die Aufmerksamkeit des Immunsystems auf sie lenken.

Schon in der Mitte des 20. Jahrhunderts wurden Fälle beobachtet, bei den an Krebs erkrankte Patienten kurzzeitig Besserungen zeigten, wenn sie gleichzeitig einen Virusinfekt, zum Beispiel mit Pockenviren hatten. Versuche, diese Viren gezielt gegen Krebs einzusetzen gab es einige, doch sie scheiterten kläglich. Erst als es möglich wurde, Viren genetisch zu verändern und zu designen, nahm diese Forschung wieder Fahrt auf. Mit neuen Methoden können Viren heute so hergestellt werden, dass sie spezifisch für bestimmte Tumorzellen sind und den Rest des Organismus nach Möglichkeit nicht infizieren. Hier liegt ein großes Potential in der Bekämpfung von Tumoren, die operativ nicht zugänglich sind oder sich als resistent gegen andere Therapieformen zeigen.

Die Virotherapie, bei der onkolytische Viren einen Tumor quasi auflösen, ist in China bereits zum Teil für Menschen zugelassen. Studiendaten lassen optimistisch stimmen, dass Krebszellen in Zukunft nahezu ohne Nebenwirkungen vollständig aus dem Körper entfernt werden können. Selbst Metastasen wären dann kein Problem mehr. Es ist noch reichlich Forschungsarbeit nötig, aber der Einsatz von Viren in der Krebstherapie könnte irgendwann die Chemotherapie mit all ihren dramatischen Nebenwirkungen ersetzen.

Wie kann eine Raupe helfen Plastikmüll zu reduzieren?

Plastik ist eines der größten Umweltprobleme unserer Zeit. Während auf dem Pazifik Inseln aus großen Plastikmüllteilen treiben, die das Ausmaß von Mitteleuropa besitzen, finden sich kleinste Mikroplastikpartikel inzwischen nicht nur in der Luft und dem arktischen Eis, sondern sogar in menschlichen Fäkalien. Plastik ist einfach überall! Das Problem ist, dass Plastik kostengünstig produziert und vielfältig einsetzbar ist, aber nur sehr sehr langsam zerfällt. Und selbst dann bleibt es in Form von kleinsten Partikeln als Mikroplastik erhalten.

Im Jahr 2017 veröffentlichten Forscher aus England und Spanien in der Fachzeitschrift „Current Biology“ die hoffnungsvolle Entdeckung einer plastikfressenden Raupe. Die Raupen der Großen Wachsmotte ernähren sich normalerweise von Bienenwaben, denn die Art lebt parasitisch und zerstört dabei die befallenen Insektenvölker. Wissenschaftler fanden allerdings heraus, dass die Raupen auch Plastik fressen. Offenbar sind sie in der Lage Polyethylen (PE), einen der am häufigsten verwendeten Kunststoffe, abzubauen.

Weil PE als biologisch nicht abbaubar gilt, staunten die Wissenschaftler nicht schlecht, als sie feststellten, dass die kleinen Raupen innerhalb von nur 40 Minuten sichtbare Löcher in Plastiktüten fressen. Bei genaueren Untersuchungen stellten sie fest, dass einhundert Raupen in zwölf Stunden etwa 92 Milligramm PE zersetzten.

Dabei war es zunächst ein Zufallsfund. Für einen Transport wurden die Raupen, die eigentlich wegen ihrer parasitären Lebensweise untersucht werden sollten, in einer Tüte verpackt, aus der sie sich in Windeseile befreiten. Damit hatten die Wissenschaftler nicht gerechnet und begannen mit genaueren Tests.

Die Begeisterung für die Entdeckung war groß und es wurden direkt Bilder gesponnen, wie riesige und sich windende Raupenlavinen die Müllberge der Menschen verspeisen. Doch so einfach scheint es leider nicht zu sein. Neuste Untersuchungen aus dem Jahr 2020 konnten zeigen, dass ein Großteil des gefressenen PE gar nicht umgesetzt, sondern nur sehr fein zerkleinert und wieder ausgeschieden wird. Potential zur Müllreduzierung haben die Raupen trotzdem, doch scheinbar ein geringeres, als zunächst erhofft.