Kim Lewis und Slava S. Epstein

Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis 2021

Die in der Medizin so wichtigen Antibiotika werden aus Mikrobenzellen gewonnen. Leider ist jedoch der weitaus größte Teil dieser Zellen für die Wissenschaft nicht zugänglich. Gerade einmal 1 Prozent aller mikrobiellen Zellen lassen sich in einer Petrischale zu Kolonien anzüchten. Praktisch alle Antibiotika, die in der modernen Medizin eingesetzt werden, entstammen diesem winzigen Pool. Der übermäßige Einsatz der existierenden Antibiotika hat zu weitverbreiteten Resistenzen geführt, Behandlungen schlagen nicht mehr an und die Menschheit ist gefährlichen Infektionen hilflos ausgeliefert. Die Erweiterung des Pools von Mikroorganismen, aus dem Antibiotika gewonnen werden, versetzt Wissenschaftler in die Lage, neue und wirksame Medikamente der nächsten Generation zu entwickeln.

Ihre wegweisende mikrobiologische Forschung an der Northeastern University (NU) in Boston führte Lewis und Epstein zu der Erkenntnis, dass es Nährstoffe aus dem natürlichen Boden sind, in dem die Bakterien normalerweise leben, die in den konventionellen Petrischalen fehlen. Aber im Gegensatz zu den reinen Kolonien in einem Labor kommen die Bakterien in ihrer natürlichen Umwelt völlig vermischt vor. Lewis und Epstein mussten also einen Weg finden, einzelne Kolonien zu isolieren. So entwickelten sie ihren patentgeschützten iChip, kurz für „Isolations-Chip", eine daumengroße Vorrichtung, in der einzelne Mikrobenzellen eingeschlossen und durch eine semipermeable Polykarbonatmembran hindurch aus der sie umgebenden nährstoffreichen Erde versorgt werden.

Neues Potenzial zur Entwicklung von Medikamenten

2002 vermeldeten Lewis und Epstein bei Einsatz ihrer neuen Vorrichtung ein 300-mal höheres Bakterienwachstum als bei Verwendung einer konventionellen Petrischale. Getragen von diesem Erfolg gründeten sie NovoBiotic Pharmaceuticals, ein privates Unternehmen, das die Vorrichtung seit 2010 vermarktet. Seither ist es Forschern mithilfe des iChips gelungen, weitere potenzielle Kandidaten für neue Antibiotika zu entdecken, beispielsweise Teixobactin, die erste neue Antibiotikaklasse seit Jahrzehnten.

Lewis und Epstein wuchsen beide in der ehemaligen Sowjetunion auf. Lewis wurde in New York geboren und zog dann mit seiner Mutter nach Russland. Dort studierte er Biologie und promovierte 1980 an der Universität Moskau in Biochemie. Lewis ist heute ein renommierter Professor für Biologie an der Northeastern University, wo er das Forschungszentrum "Antimicrobial Discovery Center" gegründet hat, dessen Direktor er ist. Außerdem ist er Mitglied der Amerikanischen Gesellschaft für Mikrobiologie sowie der Amerikanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft (AAAS).

Epstein wanderte in die USA aus und wurde 1991 wissenschaftlicher Mitarbeiter der Universität Wisconsin. Dann wechselte er zur Northeastern University, wo er zunächst als Dozent und später als leitender Wissenschaftler und Professor tätig war. Dort begann die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Lewis und Epstein in der Mikrobiologie, die zu ihrer bahnbrechenden Erfindung führte.