Antibiotikaresistenzen: Auf der Spur intrazellulärer Erreger

Antibiotika zählen zu den größten Errungenschaften der modernen Medizin. Doch immer mehr Krankheitserreger entwickeln inzwischen Resistenzen gegen sie. Einige Keime entziehen sich der antimikrobiellen Wirkung sogar vollständig, indem sie sich im Inneren menschlicher Zellen verstecken. Diesen intrazellulären Bakterien widmet sich die Biotechnologin Camilla Ciolli Mattioli. Ab Februar leitet sie eine neue Arbeitsgruppe am Würzburger Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) und tritt zeitgleich eine Juniorprofessur an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) an.

Mit ihrer neuen Arbeitsgruppe „Systemmikrobiologie intrazellulärer Pathogene“ möchte Camilla Ciolli Mattioli eben jene Mechanismen entschlüsseln, die intrazelluläre Erreger so widerstandsfähig machen: In ihrer Forschung wird sie der Frage nachgehen, wie diese Mikroben – zum Beispiel Salmonellen – in Wirtszellen überleben, dort persistieren und der Zerstörung durch das menschliche Immunsystem entgehen.

„Diese Art von Bakterien ist besonders schwer zu bekämpfen“, erklärt die Biotechnologin. „Indem sich die Keime in unseren Zellen ‚verkriechen‘, sind sie sowohl vor unserer Immunabwehr als auch vor vielen Antibiotika geschützt.“ Um zu verstehen, wie ihnen das gelingt, ist ein detaillierter Blick auf die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Erreger notwendig. Dieser sollte auf Einzelzellniveau erfolgen und möglichst realistische Infektionsmodelle einbeziehen.

Neue Technologien, neue Einblicke

Mit herkömmlichen Methoden lassen sich diese komplexen Interaktionen bislang nur unzureichend abbilden. Genau hier setzt die Arbeitsgruppe von Ciolli Mattioli an: Am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), einem Standort des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Kooperation mit der Universität Würzburg, entwickelt sie innovative Plattformen, mit denen sich die Genexpression von Wirtszellen und Bakterien während einer Infektion gleichzeitig und mit Einzelzellauflösung erfassen lässt.

Dabei kombiniert das Team räumliche, zeitliche und phänotypische Informationen und nutzt unter anderem bildgestützte Zellsortierung. Das Ziel besteht darin, molekulare Schalter zu identifizieren, die darüber entscheiden, ob ein Bakterium überlebt, in einen Ruhezustand übergeht oder vom Wirt ausgeschaltet wird.

Langfristig möchte Camilla Ciolli Mattioli mit ihrer Forschung neue Ansatzpunkte für die Bekämpfung antibiotikaresistenter Infektionen schaffen. „Wenn wir verstehen, an welchen Stellen die Überlebensstrategien der Bakterien angreifbar sind, können wir Infektionen gezielt stoppen“, sagt sie.

Über Camilla Ciolli Mattioli

Camilla Ciolli Mattioli studierte Biotechnologie an der Universität Florenz (Italien) und promovierte im Jahr 2019 an der Humboldt-Universität zu Berlin. Im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Berliner Institut für Medizinische Systembiologie des Max Delbrück Center konzentrierte sie sich auf die Mechanismen, die die RNA-Lokalisierung und lokale Translation in eukaryotischen Zellen steuern. Anschließend erhielt sie ein Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship und arbeitete als Postdoktorandin im Labor von Roi Avraham am Weizmann Institute of Science in Rehovot (Israel), wo sie erforschte, wie die phänotypische Heterogenität von Bakterien den Verlauf von Infektionen beeinflusst. Ab Februar 2026 wird sie als Nachwuchsgruppenleiterin am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI) sowie als Juniorprofessorin an der Universität Würzburg tätig sein.

Zur Forschungsgruppe „Systemmikrobiologie intrazellulärer Pathogene“