Karriere

Forschende Ärzte: Bakterien auf der Spur

Medizin studieren, WS 2017/18: 18

Richter-Kuhlmann, Eva

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Ihre Begeisterung für die Forschung und die Naturwissenschaften sowie der Wunsch, diese zum Wohle von Patienten anzuwenden, führte die Weiterbildung zum Facharzt für Medizinische Mikrobiologie für Susanne Häußler auf ideale Art und Weise zusammen.

Prof. Dr. med. Susanne Häußler entdeckte bereits als Medizinstudentin ihr Faibel für die medizinische Mikrobiologie. Fotos: HZI/jkr
Prof. Dr. med. Susanne Häußler entdeckte bereits als Medizinstudentin ihr Faibel für die medizinische Mikrobiologie. Fotos: HZI/jkr

Bis zu ihrem Abitur hatte sie nur wenig Kontakt mit Ärzten. Entsprechend vage war ihre Vorstellung vom Arztberuf: „Eigentlich habe ich Medizin studiert, weil ich ein großes naturwissenschaftliches Interesse hatte“, verrät Prof. Dr. med. Susanne Häußler dem Deutschen Ärzteblatt Medizin studieren. „Dies ist während des Studiums so geblieben. Ich wusste also schon sehr früh, dass mich die klinisch-theoretischen Fächer in der Medizin am meisten interessieren.“ Häußler studierte Humanmedizin an der Medizinischen Fakultät der Universität zu Lübeck und der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Im ersten klinischen Semester nach dem Physikum hatte sie ein Praktikum für medizinische Mikrobiologie. „Ich brannte sofort für dieses Fach und habe mich um eine Doktorandenstelle im Institut für Medizinische Mikrobiologie bemüht – eine Entscheidung, die ich nie bereut habe“, erzählt sie.

Aus der Begeisterung für die Naturwissenschaften und die Forschung wurde eine Karriere: Häußler promovierte an der MHH über bakterielle Respirationstrakterreger und absolvierte dort auch ihre Facharztweiterbildung für Medizinische Mikrobiologie und Infektionsepidemiologie. „Das Fach verbindet viele interessante Aspekte: Die Grundlagenforschung zu Infektionen, der unmittelbare Bezug der Forschung zur Anwendung in der Klinik und die enge Verbindung zu den Klinikern, denen wir durch unsere Arbeit Empfehlungen für eine zielgerichtete antibiotische Therapie geben können“, schwärmt die Ärztin.

Ihr besonderes Forschungsinteresse gilt der Entstehung und Bekämpfung von chronischen Infektionen mit dem Bakterium Pseudomonas aeruginosa, einem besonders widerstandsfähigem Bakterium, das fast überall in der Umwelt vorkommt. Insbesondere Patienten mit Verbrennungen und Mukoviszidose-Erkrankte sind anfällig für eine chronische Infektion mit Pseudomonas aeruginosa, das die Fähigkeit besitzt, sich in einer geschlossenen Schicht – einem sogenannten Biofilm – auf der Haut, dem Lungenepithel oder einer anderen Oberfläche im Körper zusammenzulagern. Dadurch schützt es sich vor der menschlichen Immunabwehr und verhindert die Wirkung von Antibiotika.

Von 2005 bis 2012 leitete die Ärztin am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig die Nachwuchsgruppe „Chronische Pseudomonas-Infektionen“ in enger Zusammenarbeit mit der MHH. 2009 erhielt sie die Professur „Pathophysiologie bakterieller Biofilme“ der MHH am TWINCORE, dem Zentrum für Experimentelle und Klinische Infektionsforschung in Hannover. Seit 2012 leitet Häußler gleichzeitig die Abteilung Molekulare Bakteriologie am HZI in Braunschweig. Wie schafft man das? Für eine erfolgreiche Karriere sei es entscheidend, dass man gute Ideen hat und diese auch erfolgreich umsetzt, antwortet sie. Es sei aber mindestens genauso wichtig, „sichtbar“ zu sein. „Sichtbarkeit erreicht man nicht ausschließlich durch gute Publikationen, sondern vor allem durch Präsenz auf Kongressen, Einladungen zu Vorträgen und auch durch Preise. Doch: Ohne ein gutes Netzwerk von Personen aus dem Feld, die unterstützend tätig sind, ist dies viel schwieriger“, mahnt Häußler.

Dies gelte generell: Durch ein gutes Netzwerk ließe sich auch der Spagat zwischen Beruf und Familie schaffen, betont die Ärztin, die selbst zwei Kinder hat. „Als sie noch klein waren, haben wir Hilfe in sehr vielen verschiedenen Bereichen in Anspruch genommen: beim Putzen, beim Wäsche waschen und Bügeln, beim Einkaufen, beim Abholen der Kinder von der Kita. Wir hatten auch sehr regelmäßig einen Babysitter zu Hause, der uns – nachdem wir die Kinder ins Bett gebracht hatten – einen Abend nur für uns ermöglichte“, verrät sie ihr Erfolgsrezept.

Forschung und Familie – Häußler hat viel erreicht. Einen direkten Patientenkontakt hat sie allerdings nicht. Aber den vermisst die Ärztin auch nicht: „Ich bewege ja trotzdem etwas und das kommt den Patienten mittelfristig auch zugute“, erläutert sie. Dass Ärztinnen und Ärzte auch künftig in der Forschung und speziell in der Mikrobiologie gebraucht werden, steht für Häußler außer Frage: „Der Kampf gegen Infektionen ist trotz der Einführung von sehr wirksamen Antibiotika und Impfungen noch lange nicht gewonnen“, sagt sie. „Im Gegenteil, wir kämpfen heute zunehmend gegen schwere, im Krankenhaus erworbene Infektionen – häufig mit multiresistenten Erregern. Auf den Mikrobiologen kommen in der Zukunft also große Aufgaben zu und wir werden ganz neue Wege einschlagen und neueste Technologien einsetzen müssen, um uns den Problemen zu stellen.“

Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig mutet teilweise wie eine Chemiefabrik an. Seit 2012 leitet Häußler hier die Abteilung Molekulare Bakteriologie.
Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig mutet teilweise wie eine Chemiefabrik an. Seit 2012 leitet Häußler hier die Abteilung Molekulare Bakteriologie.

Einer diese Wege kann eine optimierte Diagnostik sein. Häußlers ärztliche Tätigkeit hat zwar weniger mit kurativen Therapien zu tun, dafür umso mehr mit der Bereitstellung einer aussagekräftigen Diagnostik. „Die ist für die Wahl der richtigen Therapie in der Klinik entscheidend und kann darüber hinaus einen wichtigen Beitrag zur Verhinderung von Krankenhausinfektionen leisten“, betont sie. Deshalb geht Häußler der Frage nach, wie sich Resistenzen gegen Antibiotika am schnellsten und genauesten aufspüren lassen. „Bislang sind wir bei Resistenztests auf Kulturen angewiesen“, erklärt die Forscherin. Diese seien jedoch sehr zeitaufwendig. Oft erhalte man Ergebnisse erst nach Tagen, sodass im klinischen Alltag zwischenzeitlich häufig schon unspezifisch mit einem Breitbandantibiotikum behandelt werde. „Die Zukunft gehört der kulturunabhängigen molekularen Diagnostik“, ist Häußler überzeugt. „Wenn wir die Biomarker für eine Antibiotikaresistenz schnell identifizieren können, lässt sich auch eine zeitnahe, zielgerichtete Therapie einleiten.“

Konkret analysiert Häußler die genetische Ausstattung von Pseudomonas aeruginosa. Ihr Ziel ist es unter anderem, die Biofilm-assoziierte Wachstumsform der Bakterien zuverlässig zu identifizieren und deren Schwachstellen für eine wirkungsvollere Therapie zu nutzen. Dazu studiert sie intensiv die Erbinformation der Bakterien und deren Einfluss auf das bakterielle Verhalten. Mit sogenannten „Omics-Techniken“ – Hochdurchsatz-Verfahren zur Analyse der Biomoleküle in der Zelle – wollen sie und ihr Team jetzt herausfinden, welche Genvariationen die Biofilmbildung und die Widerstandsfähigkeit der Bakterien beeinflussen. Dabei kommen neueste Techniken der Datenerhebung und -auswertung zum Einsatz. „Wir haben eine große Menge genomischer Daten von einer Vielzahl von klinischen Stämmen gesammelt“, sagt Häußler. „Jetzt wollen wir die Genome lesen – das System verstehen, um das Verhalten der Bakterien vorhersagen zu können.“ Auf der Basis dieses Wissens sollen dann unter anderem Tests entwickelt werden, um Biofilm-assoziiertes Wachstum von Pseudomonas sicher zu erkennen. „Dadurch können wir langfristig effektivere und individuell auf den Patienten zugeschnittene Therapien entwickeln“, erläutert die Ärztin.

Begleitet man Häußler über das HZI-Gelände, kann man noch andere Forschungsansätze im Kampf gegen Infektionen entdecken. Genau genommen ungehobene Schätze: In den Kellern der Forschungsgebäude wachsen Millionen Pilze auf Nährböden hinter Glas – fein säuberlich beschriftet. „Pilze sind eine schier unerschöpfliche Quelle für neue Wirkstoffe, insbesondere für Antibiotika“, erklärt Häußlers Kollege Prof. Dr. rer. nat. Marc Stadler. Der Biologe leitet am HZI die Arbeitsgruppe „Mikrobielle Wirkstoffe“, die neue Wirkstoffe aus der Natur, speziell aus Pilzen, erforscht. „Es gibt eine große Vielfalt an Bodenpilzen, die zugänglich gemacht werden müssten. Wir haben bereits einige neue Arten entdeckt, die zum Teil noch unbekannte Sekundärstoffe bilden.“ Auch im Boden lebende Myxobakterien seien bekannte, aber wenig untersuchte Produzenten von Sekundärmetaboliten.

Es reicht aber nicht aus, potenzielle Wirkstoffkandidaten zu identifizieren. Man benötigt die Wirkstoffe auch in ausreichender Menge und Qualität. Dazu müssen sie biotechnologisch oder chemisch aufgearbeitet und in großen Mengen bereitgestellt werden. Auch diese „Produktion“ ist in Braunschweig möglich. Hier befinden sich Bioreaktoren in verschiedenen Größen sowie verwirrend anmutende Röhrensysteme. Mit ihnen können neue Wirkstoffkandidaten in größeren Mengen isoliert, weiterentwickelt und später auf einen größeren Maßstab übertragen werden.

Häußlers besonderes Forschungsinteresse gilt der Entstehung und Bekämpfung von chronischen Infektionen mit dem besonders widerstandsfähigen Bakterium Pseudomonas aeruginosa. Foto: picture alliance
Häußlers besonderes Forschungsinteresse gilt der Entstehung und Bekämpfung von chronischen Infektionen mit dem besonders widerstandsfähigen Bakterium Pseudomonas aeruginosa. Foto: picture alliance

Neben der Erforschung von neuen Wirkstoffen aus der Natur steht am HZI deren Optimierung im Vordergrund. „Für die erfolgreiche Entwicklung eines Naturstoffes zu einem potenziellen Medikament ist eine ganze Kette von Schritten nötig“, erklärt Prof. Dr. Dirk Heinz, Wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI. Nachdem vielversprechende Wirkstoffkandidaten isoliert wurden, werden Testsysteme für die Prüfung der Wirkung entwickelt. Parallel identifizieren Naturstoffchemiker die Struktur des Wirkstoffes. „Sind Struktur und mögliches Einsatzgebiet geklärt“, so Heinz, „muss der Stoff für die Anwendung im Menschen optimiert werden. Nur etwa 25 Prozent der Medikamente aus Naturstoffen würden so eingesetzt, wie sie gefunden wurden. Durch chemische Synthese können die Stoffe so verändert werden, dass sie beispielsweise eine höhere Stabilität im Blutkreislauf erhalten, höhere Wirkspiegel am Ort der Infektion entfalten oder durch eine veränderte Pharmakokinetik einfach besser für den Menschen verträglich sind. Es können dabei aber auch aufgetretene Resistenzen durchbrochen werden, beispielsweise konnte durch die Modifikation des Naturstoffes Tetrazyclin zu Doxyzyclin dessen Wirkungsspektrum verändert werden.

Wichtig ist den Forschern eine Klarstellung: Antibiotika sind nicht etwa eine Erfindung des Menschen, sondern werden schon seit Millionen Jahren von Bakterien und Pilzen produziert. Ebenso ist das Entstehen von Antibiotikaresistenzen nicht auf den Menschen zurückzuführen. Dessen Gewohnheiten können dies nur befördern. „Die grundsätzlichen Ursachen für Bakterienresistenzen liegen in der Evolution“, betonen sie. Bakterien vermehrten sich in ungeheurer Geschwindigkeit und Anzahl und brächten auf diese Weise immer neue Varianten hervor, auch solche, die mit Giften – also auch mit Antibiotika – besser umgehen könnten als ihre Vorfahren. Es gelte also, mit ihnen Schritt zu halten oder ihnen bestenfalls sogar voraus zu sein. Dazu werden forschende Ärztinnen und Ärzte dringend gebraucht.

Mit Berufsempfehlungen hält sich Häußler allerdings zurück. Ihre Ansicht: „Jeder muss für sich selbst herausfinden, wofür er bereit ist, Herzblut zu investieren.“

wie wird man...

Facharzt/Fachärztin für Mikrobiologie, Virologie und Infektionsepidemiologie?

Der Musterweiterbildungsordnung der Bundes­ärzte­kammer zufolge umfasst die Weiterbildung in Mikrobiologie die Laboratoriumsdiagnostik der durch Mikroorganismen und Viren bedingten Erkrankungen und die Aufklärung ihrer Pathogenese. Zudem stehen epidemiologische Zusammenhänge und Ursachen sowie die Unterstützung der in der Vorsorge, in der Krankenbehandlung und im öffentlichen Gesundheitsdienst tätigen Ärzte bei der Vorbeugung, Erkennung, Behandlung und Bekämpfung von Infektionskrankheiten im Fokus.

Als Weiterbildungszeit werden dafür fünf Jahre an einem entsprechenden Institut veranschlagt, wovon zwölf Monate in den Gebieten der unmittelbaren Patientenversorgung zu absolvieren sind. Häufig können Weiterbildungszeiten in der Hygiene und Umweltmedizin und/oder Laboratoriumsmedizin angerechnet werden. Verbindlich ist die Weiter­bildungs­ordnung in der jeweils gültigen Fassung der Lan­des­ärz­te­kam­mer, deren Mitglied man ist.

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