Die Post-Antibiotika-Ära ist da. Was nun?

Als Alexander Fleming im Sommer 1928 von einem schottischen Urlaub zurückkam und feststellte, dass seine Londoner Laborbank mit einem Schimmelpilz namens Penicillium notatum kontaminiert war, leitete er ein neues Zeitalter der wissenschaftlichen Souveränität über die Natur ein. Seitdem haben die Antibiotika, die er entdeckte, und die vielen weiteren, die er inspirierte, Millionen von Menschenleben gerettet und unermessliches Leid auf der ganzen Welt erspart. Aber von dem Moment an, als es begann, wussten Wissenschaftler, dass das Alter der Antibiotika mit einem Verfallsdatum versehen war. Sie wussten nur nicht, wann es war.

Bakterielle Resistenz gegen Antibiotika ist sowohl natürlich als auch unvermeidlich. Durch das Glück der Auslosung werden einige Bakterien Gene haben, die sie vor Drogen schützen, und sie werden diese Gene weitergeben — nicht nur an ihre Nachkommen, sondern manchmal auch an ihre Nachbarn. Jetzt erhalten computergestützte Epidemiologen endlich die Daten und die Verarbeitung, um dieses Phänomen zu modellieren. Aber niemand benutzt diese Werkzeuge, um das Ende der Antibiotika—Ära vorherzusagen – weil es schon da ist. Stattdessen konzentrieren sie sich darauf, zu verstehen, wie schnell resistente Bakterien in der Mehrheit sein könnten und was Ärzte tun können, um sie zu stoppen.

Im Jahr 2013 sagte der damalige Direktor der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten, Tom Frieden, Reportern: „Wenn wir nicht aufpassen, werden wir bald in einer Post-Antibiotika-Ära sein.“ Heute, nur vier Jahre später, sagt die Agentur, dass wir angekommen sind. „Wir sagen das, weil pan-resistente Bakterien jetzt hier sind“, sagt Jean Patel, der die Koordinationseinheit Antibiotikastrategie & der CDC leitet. „Die Menschen sterben einfach, weil es kein Antibiotikum zur Behandlung ihrer Infektion gibt, Infektionen, die vor nicht allzu langer Zeit leicht behandelbar waren.“

Letzten August checkte eine Frau in ihren 70ern mit einer bakteriellen Infektion in ihrer Hüfte in ein Krankenhaus in Reno, Nevada, ein. Der Käfer gehörte zu einer Klasse besonders hartnäckiger Mikroben, die als Carpabenem-resistente Enterobacteriaceae oder CREs bekannt sind. Außer zusätzlich zu Carpabenem war dieser Käfer auch resistent gegen Tetracyclin und Colistin und jedes andere antimikrobielle Mittel auf dem Markt, alle 26 von ihnen. Ein paar Wochen später entwickelte sie einen septischen Schock und starb.

Für Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens wie Patel markiert dieser Fall das Ende einer Ära und den Beginn einer neuen. Nun, die Frage ist: Wie schnell wird sich diese Art von Pan-Widerstand ausbreiten? „Wann kommt es zu dem Punkt, an dem es häufiger ist, eine Infektion zu haben, die nicht mit Antibiotika behandelt werden kann, als eine, die es kann?“ sagt Patel. „Das wird sehr schwer vorherzusagen sein.“

Sie weiß es, weil sie es schon einmal versucht hat. Im Jahr 2002 zeigte sich die erste Vancomycin-resistente Staphylokokken-Infektion bei einem 40-jährigen Mann aus Michigan mit einem chronischen Fußgeschwür. Das schien wirklich schlimm: Staph ist eine der häufigsten bakteriellen Infektionen beim Menschen und Vancomycin sein häufigster antibiotischer Gegner. Außerdem befand sich das Resistenzgen auf einem Plasmid — einem frei schwebenden DNA-Kreis, der es leicht macht, sich fortzubewegen. Epidemiologen der CDC arbeiteten mit Mikrobiologen wie Patel zusammen, um ein Modell zu erstellen, um vorherzusagen, wie weit und wie schnell es sich ausbreiten würde. Während Patel sich nicht an die genaue Ausgabe erinnern konnte, erinnert sie sich, dass die Ergebnisse beängstigend waren. „Wir waren sehr, sehr besorgt darüber“, sagt sie.

Zum Glück waren ihre Modelle in diesem Fall völlig falsch. Seit 2002 gab es nur 13 Fälle von Vancomycin-resistenter Staphylokokken, und niemand ist gestorben.

So falsch zu liegen verblüffte die Teams. Aber Biologie kann so kompliziert sein. „Ich habe mit diesen Bakterien in Labors gearbeitet, wo sie gut wachsen, aber sie scheinen sich nicht von einer Person zur anderen zu verbreiten“, sagt Patel. Und obwohl sie immer noch nicht wissen, warum, ist eine Hypothese, dass diese speziellen Resistenzgene mit Kosten verbunden waren. Sie hätten den Staphylokokken vielleicht in die Lage versetzt, seiner antibiotischen Archnemese standzuhalten, aber die gleichen DNA-Stücke hätten es auch schwieriger gemacht, außerhalb eines menschlichen Körpers zu überleben. Krankenhausprotokolle, Jahreszeit und Geographie hätten sich ebenfalls auf die Übertragungsraten auswirken können. Es ist mehr wie der Versuch, das Wetter vorherzusagen als alles andere.

Mehr über Antibiotikaresistenz

“ Man kann es nicht auf dem Papier machen oder einfach nur dasitzen und darüber nachdenken. Sie benötigen Simulationsmodelle, damit alles zusammenpasst „, sagt Bruce Lee, ein Forscher für öffentliche Gesundheit an der Johns Hopkins. Er arbeitet mit Gesundheitsnetzwerken in Chicago und Orange County zusammen, um die wahrscheinlichsten Wege vorherzusagen, die CREs — die Art von Bakterien, die die Frau in Nevada getötet haben — nehmen wird, sollten sie in einem Krankenhaussystem auftauchen. In der Vergangenheit, als Patel versuchte, die Ausbreitung resistenter Staphylokokken aufzuzeichnen, basierten diese Modelle ausschließlich auf Gleichungen. Ziemlich komplizierte, zugegeben. Aber nicht die Art von Dingen, die das menschliche Verhalten und die Bakterienbiologie und die Wechselwirkungen beider mit der Umgebung berücksichtigen können. „Es gibt zunehmend eine Erkenntnis in unserem Bereich, dass man, um die Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien in jeder Menge Details zu verstehen, diese sehr datengetriebenen Simulationsmodelle haben muss, in denen man Millionen verschiedener Szenarien betrachten kann, genau wie ein Meteorologe“, sagt Lee.

In einer Studie, die Lee letztes Jahr veröffentlichte, untersuchte er die Wahrscheinlichkeit, dass sich CRE in den 28 Akutkrankenhäusern und 74 Pflegeheimen von Orange County ausbreitet. In seinem Modell hat jede virtuelle Einrichtung eine Anzahl von Betten, basierend auf ihrer tatsächlichen Bettenzahl, sowie Informationen darüber, wie verbunden jede Einrichtung ist. Das Modell stellt jeden Patienten als Rechenagenten dar, der an einem bestimmten Tag entweder CRE trägt oder nicht. Diese Agenten bewegen sich alle im Gesundheitswesen und interagieren hunderte Millionen Mal mit Ärzten und Krankenschwestern, Betten und Stühlen und Türen, wobei die Parameter jedes Mal ein wenig angepasst werden. Er stellte fest, dass CRE ohne verstärkte Infektionskontrollmaßnahmen, wie regelmäßige Tests von Patienten auf Pandemieresistenz und Quarantäne von Trägern, in fast jeder Gesundheitseinrichtung in Orange County innerhalb eines Jahrzehnts endemisch wäre — dh Vollzeit leben würde.

Und sobald CRE in einem Gesundheitssystem ist, ist es wirklich schwer, sich zurückzuziehen. „Es ist, als würde man versuchen, Termiten aus einem Haus zu extrahieren“, sagt Lee. „Sobald es dort ist, wo alles verbunden ist, wird es zu einem unlösbaren Teil des Ökosystems.“ Wenn Ärzte und Krankenschwestern also früher herausfinden könnten, wer CRE weitergeben würde, könnten sie zumindest die Bedrohung eindämmen. Auch wenn sie dem Patienten nicht viel zu bieten haben.

Im Moment ist es eine gute Nachricht, dass die einzige Übertragung von 100 Prozent resistenten Bakterien von Mensch zu Mensch in Lees Supercomputer stattfindet. In der realen Welt gab es noch keine dokumentierten Fälle. Aber das ist es, wonach Patel und die CDC suchen. Das ist, was die Dinge auf die nächste Ebene bringt, sagt Patel. Um die Dinge besser im Auge zu behalten, gab die Agentur letztes Jahr 14 US-Dollar aus.4 Millionen, um ein Netzwerk von sieben regionalen Labors mit erhöhter Kapazität für Gentests an Bakterienproben aus Krankenhäusern zu schaffen. Und sie führen derzeit ein Programm durch, das eines Tages jedes Krankenhaus in den USA direkt mit dem Überwachungssystem der CDC verbinden könnte, um jedes ernsthafte Widerstandsereignis im ganzen Land nahezu in Echtzeit automatisch zu kennzeichnen.

Das andere Auge, Patel – und wohl der Rest der Welt – hält die Antibiotika-Pipeline im Auge. Aber auch dort sieht es nicht gut aus. Erst letzte Woche veröffentlichte die Weltgesundheitsorganisation einen Bericht, in dem alle derzeit in der klinischen Entwicklung befindlichen antibakteriellen Wirkstoffe analysiert wurden. Seine Schlussfolgerungen waren düster: nicht genug Drogen, nicht genug Innovation. Es gibt bereits eine gewisse Resistenz gegen fast jede der 51 Behandlungen, die auf der ganzen Linie kommen. Forscher wie Patel und Lee hoffen, dass ihre Arbeit dazu beitragen kann, die derzeit bestehenden Bedrohungen zu minimieren, neue zu entdecken und Pharmaunternehmen Zeit für die Entwicklung neuartiger Medikamente zu geben. Das Antibiotika-Zeitalter könnte vorbei sein. Aber es gibt noch viel zu sagen, was als nächstes kommt.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.