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SYNMIKRO proudly presents: Biofilms

SYNMIKRO proudly presents: Biofilms

Tagung des LOEWE-Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) an der Philipps-Universität Marburg zum Thema Biofilme

„Biofilme in Natur, Technik und Medizin“ standen diesmal im Mittelpunkt der Jahrestagung des LOEWE-Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO). Dieses von der hessischen Landesregierung eingerichtete Forschungszentrum in Marburg führt Wissenschaftler der Universität und des Max-Planck-Instituts für Terrestrische Mikrobiologie zusammen. Ausrichter der Tagung mit rund 220 Teilnehmern waren Prof. Dr. Anke Becker, Prof. Dr. Victor Sourjik, Prof. Dr. Knut Drescher und Dr. Gert Bange. Ermöglicht wurde die Tagung durch das Sponsoring der Agentur Hessen Trade & Invest, die die Vernetzung von Wissenschaft und Industrie fördert.

Bakterien lieben die Gemeinschaft. Zwar kommen Sie auch einzeln und isoliert vor, meist jedoch lagern sie sich zu sogenannten Biofilmen zusammen – mit vollkommen neuen Eigenschaften, die es zu erforschen gelte, führte der Biophysiker Knut Drescher aus. Die Wissenschaft müsse in Zukunft ein stärkeres Augenmerk auf die Erforschung der Bildung von Biofilmen legen, denn sie sind allgegenwärtig, z.B. als Zahnbelag, als Ablagerung in Wasserleitungen, Maschinen und an medizinischen Implantaten.

Im Zentrum der Tagung stand nun die Frage, wie Biofilme als kooperativer Zusammenschluss von tausenden von Bakterien grundlegend funktionieren. Hierzu erklärte die Biologin Anke Becker, dass die Mikrobiologie durch neueste Technologien deutlich bessere Einsichten in die komplexen Strukturen von Bakterien gewinne. Auf der Tagung haben internationale Experten aus der Medizin, Grundlagenforschung und Industrie, aktuelle Forschungsergebnisse darüber ausgetauscht, wie und unter welchen Bedingungen Biofilme entstehen, welche molekularen Prozesse dabei in und zwischen den Zellen ablaufen und wie man Biofilmen vorbeugen und sie bekämpfen kann.

  

Von 3-D Struktur und Resistenzen über molekulare Mechanismen zur Prävention von Biofilmen

Bakterienbiofilme bilden dreidimensionale Strukturen, die gewisse Funktionen erfüllen. Die Struktur schützt etwa davor, dass Antibiotika von außen angreifen können. „Bakterien sind in diesen Biofilmstrukturen tolerant gegen die Antibiotika“, erklärte Dr. Gert Bange.

Wie dieser Toleranzmechanismus funktionieren könnte, versucht der Mediziner Tim Tolker-Nielsen aus Kopenhagen zu erklären. Sein Ansatz zur Bekämpfung von Biofilmen ist es, diese durch Strukturveränderungen wieder empfänglich für Antibiotika zu machen. Einen komplementären Ansatz zur Behandlung von Biofilmen mit Antibiotika hat Romain Briandet aus Paris vorgestellt: Briandet zeigte, dass Zellen einer bestimmen Bakterienart invasiv in Biofilme anderer Spezies eindringen und dort Antibiotika abladen können, welche dann Bakterien innerhalb des Biofilms töten.

Der Mediziner Holger Rohde aus Hamburg zeigte Biofilme als wichtige Infektionsquelle bei Implantaten. Egal ob künstliches Knie, Augenlinse, Brustimplantat oder Herzschrittmacher – das Risiko ist groß, dass sich Keime auf die Oberflächen der Implantate setzen und diese besiedeln. Chronische Infektionen sind die Folge. Das Implantat muss im Zweifelsfall entfernt und der Patient langwierig gegen die Infektion behandelt werden. Das Erstaunliche an diesen Infektionen ist, dass sie von Bakterien hervorgerufen werden können, die natürlicherweise überall auf dem menschlichen Körper vorkommen, ohne Probleme zu verursachen. Auch hier gelte es, diesen Wandel vom Einzelgänger zum kooperativen Biofilm zu verstehen, meinte Anke Becker.

Dass die Beschäftigung mit Biofilmen sehr sinnvoll ist, beschrieb auch Daniel Smyth vom Cochlear Technology Centre Belgium. Patienten, denen ein Cochlear-Implantat eingesetzt wurde, entwickeln nach der OP mitunter starke Schmerzen, die auf eine Infektion zurückzuführen sind. Da auf glatten und optimierten Oberflächen Biofilme verhindert werden können, konnte durch die Umsetzung dieser Erkenntnisse die Schmerz- und Infektionsrate der Patienten um die Hälfte gesenkt werden. Hierzu stellte Prof. Dr. Henny van der Mei von der Universität Groningen in den Niederlanden neuartige Oberflächenbeschichtungen und -strukturierungen vor, die eine weitergehende Reduktion der Oberflächenbesiedelung durch Bakterien ermöglichen.

 Joachim Tretzel, ein Sprecher aus der Industrie aus Darmstadt sprach darüber, dass Biofilme nicht nur auf medizinischen Implantaten ein Problem darstellen, sondern dass man sie auch auf allen industriellen Oberflächen findet, die über einen längeren Zeitraum feuchten Bedingungen ausgesetzt sind. Mit großem Aufwand ließen sich in der Lebensmittelindustrie die Biofilme zwar bekämpfen, laut Tretzel werden aber dringend neue Ansätze zur Verhinderung von Biofilmen benötigt. Tretzel war von den hochrangigen Vorträgen und Diskussionen sowie den geknüpften persönlichen Verbindungen von akademischer und industrieller Forschung sehr beeindruckt. Die übereinstimmende Aussage der Tagung war, dass die Wissenschaft neue Wege ersinnen muss, Biofilme in ihrer Gesamtheit zu untersuchen, da das Verhalten der Bakteriengemeinschaften stark von ihrer Zusammensetzung und der jeweiligen Umgebung geprägt ist.

Mette Burmølle aus Kopenhagen beleuchtete hierzu die Frage, ob und wie man Biofilme in vereinfachten Laborexperimenten untersuchen kann. Das Verhalten eines Löwen untersuche man ja auch nicht im Zoo, sagt die Biologin, sondern in freier Wildbahn. Übertragen auf Biofilme heißt das, dass die Forscher immer komplexere Systeme mit noch ganz unbekannten Einflusskomponenten studieren müssen, um ultimativ natürliche Biofilme zu verstehen, so der Mikrobiologe Dr. Gert Bange.

 

Wissenschaftliche Vorträge statt Spielfilme zum Popcorn

 Die Jahrestagung des LOEWE-Zentrums für Synthetische Mikrobiologie (SYNMIKRO) fand zum zweiten Mal im Kino „Cineplex“ im Marburger Zentrum statt. Neben einer inspirierenden Umgebung bot die Location auch beste Präsentationsmöglichkeiten und einen guten Sound im Kinosaal. In der Pause konnten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer bei einer Portion Popcorn ins Gespräch kommen. Das Event im Kino soll auch in den nächsten Jahren auf jeden Fall beibehalten werden, meint Veranstalterin Anke Becker und so endete die sehr erfolgreiche Tagung mit den Worten: „Demnächst in Ihrem Kino……“

 

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