Bakteriophagen

Bakteriophagen wurden 1917 von dem Kanadier Felix D’Herelle entdeckt. Bereits im  2. Weltkrieg wurden versch. bakterielle Infektionen mit Bakteriophagen-Präparaten bekämpft. Das 1928 entdeckte Antibiotikum Penicillin und nachfolgende Antibiotika, verdrängten die aufwändigere Bakteriophagen-Therapie jedoch komplett. Aufgrund ihrer Spezifität für bestimmte Bakterien stellen Phagen jedoch auch heute im Zuge zunehmender Resistenz gegen Antibiotika eine denkbare Alternative zu Antibiotika dar (Domingo-Calap P et al. 2016).

Bakteriophagen (kurz: Phagen) sind Viren mit einer durchschnittlichen Größe zwischen 30 bis 200 nm. Sie bestehen nur aus Erbmaterial und einer Proteinhülle. Wie andere Viren zeigen auch Bakteriophagen ein unterschiedliches Aussehen. So gibt es ikosaedrische (zwanzigflächige) Phagen (z.B. Phi X 174) oder fadenförmige (filamentöse) Phagen (z.B. M13 -Phagen).

Vermehrung: Bakteriophagen können sich ausschließlich in Bakterien vermehren. Nach Anheftung an ein Bakterium und nach deren Penetration wird die Phagen-DNA in die Zelle eingeschleust. Die Proteinhülle der Bakteriophagen bleibt dabei entweder auf der Oberfläche zurück oder verschmilzt mit der bakteriellen Zellwand. Bakteriophagen können in das Bakteriengenom integriert werden (Transduktion), oder sie verbleiben extrachromosomal (episomal). Häufig trägt das Genom der Bakteriophagen Informationen für Toxine z.B. das Diphtherietoxin von Corynebacterium diphtheriae oder das Scharlachtoxin von Streptococcus pyogenes. Bei der Vervielfältigung des Erbguts eines Bakteriophagen in einem Bakterium können Bruchstücke der Bakterien-DNA in den Phagen eingebaut und so später auf andere Bakterien übertragen werden (Transduktion). Dadurch kann die darauf vorhandene Information dem Bakterium zu neuen Eigenschaften verhelfen (Phagenkonversion).

Ist die Vermehrung der Bakteriophagen abgeschlossen, werden die Zellwände der befallenen Bakterien entweder zerstört (lysiert) um die neuen Phagen freizusetzen, oder die neuen Bakteriophagen werden von der Zellwand der Bakterien nach außen abgeschnürt.

Bakteriophagen haben sich an eine spezielle Bakterienart oder sogar an eine bestimmte Gruppe innerhalb einer Art adaptiert. Sie sind wirtsspezifisch. Diese Wirtsspezifität führte dazu, dass Bakteriophagen zu Instrumenten der Forschung geworden sind. Bereits heute werden Phagen in der Gentechnologie (sie werden als "Gen-Taxis" genutzt, d.h. man bedient sich der Phagen als Vehikel, mit dem man bestimmte DNA-Abschnitte in bakterielle Zellen einschleusen kann. Darüber hinaus werden Phagen auch zur Impfstoffproduktion, als Gen-/Wirkstoffträger zur Bakteriendetektion und –typisierung eingesetzt. Weiterhin kommen Phagen in vielen Länder in der Lebensmittelkonservierung zum Einsatz. Auch als Antibiotikaersatz sind Phagen in versch. Ländern bereits im Einsatz (Krylov VN et al. 2019; Domingo-Calap P et al. 2016).