Frédérique Le Roux erforscht die natürlichen Feinde von Bakterien im Kampf gegen Resistenzen
Frédérique Le Roux, IVADO-Professorin an der Université de Montréal, untersucht, wie sich Bakterien und die Viren, die sie töten, gemeinsam entwickeln. Ziel ist es, vorherzusagen, welche Phagen gegen resistente Bakterien wirken. Laut IVADO spielen algorithmische Werkzeuge und KI dabei eine wachsende Rolle.
- Frédérique Le Roux ist IVADO-Professorin und ordentliche Professorin an der Université de Montréal und hat einen Canada Excellence Research Chair zu Mikroben in der Natur inne.
- Ihr Labor erforscht Vibrionen und die Bakteriophagen, die sie infizieren, anhand einer Sammlung von Bakterien und Phagen, die über mehrere Jahre an denselben Standorten entnommen wurden.
- Proben einer Austernfarm in der Bretagne aus dem Jahr 2017 und vier Jahre später enthielten dieselben Phagen und Bakterien, ein unerwartetes Ergebnis.
- Langfristig soll vorhergesagt werden, welche Phagen gegen resistente Bakterien wirken, um die Phagentherapie zu unterstützen. Jedes neu identifizierte Resistenzgen verfeinert dabei die KI.
- Sie plant zu untersuchen, wie sich die Klimaerwärmung auf Vibrionengemeinschaften in Kanada auswirkt.
Antibiotikaresistenz als treibende Sorge
IVADO beschreibt Le Roux als ordentliche Professorin (Full Professor) am Department für Mikrobiologie, Infektiologie und Immunologie der Université de Montréal. Antibiotikaresistenz zählt für sie zu den drängendsten Bedrohungen der modernen Medizin. Ihre Beispiele stammen aus dem Alltag: Zahnschmerzen, die sich bis ins Gehirn ausbreiten, oder eine Infektion an einer Prothese, die sich mit keiner verfügbaren Behandlung beseitigen lässt. Ohne Alternativen, so Le Roux, könnten solche Situationen so tödlich werden wie Krebs.
Sie hat den Canada Excellence Research Chair inne, der der Ökologie, Evolution und Virulenz von Mikroben in der Natur gewidmet ist. Ihre Forschung konzentriert sich auf Vibrionen, aquatische Bakterien, die bei Tieren wie Austern und Garnelen Krankheiten auslösen. Einige Arten können auch beim Menschen schwere Erkrankungen verursachen.
Ein Wettrüsten zwischen Bakterien und Phagen
Le Roux interessiert sich besonders für Bakteriophagen, Viren, die Bakterien infizieren und abtöten. In einer Auster, sagt sie, hört diese Dynamik nie auf: Phagen dezimieren die Bakterienpopulationen, die Bakterien entwickeln Resistenzmechanismen, die Phagen passen sich ihrerseits an, und der Kreislauf beginnt von vorn. Sie nennt das Koevolution durch ein Wettrüsten.
Dieses Gleichgewicht untersucht sie im Feld, in Küstengewässern, die dem Wechsel der Jahreszeiten unterliegen. Ihr Labor hat eine einzigartige Sammlung von Umweltisolaten aufgebaut, also von Bakterien und Phagen, die über mehrere Jahre hinweg an denselben Standorten entnommen wurden.
Ein Ergebnis überraschte das Team. 2017 nahmen die Forschenden Proben auf einer Austernfarm in der Bretagne. Als sie vier Jahre später zurückkehrten, fanden sie dieselben Phagen und dieselben Bakterien. Laut IVADO stellt dies die Annahme infrage, dass sich Bakteriophagen in der Natur zwangsläufig schnell und unvorhersehbar entwickeln.
KI füttern, um wirksame Phagen vorherzusagen
Das Team analysiert die Proben mit Rechenwerkzeugen, die Genome vergleichen und erkennen, wie sich Bakterien und Phagen verteidigen und aneinander anpassen. Langfristig soll vorhergesagt werden können, welche Phagen gegen resistente Bakterien wirksam sind. Diese Information gilt als entscheidend für die Entwicklung der Phagentherapie.
KI ist Teil dieser Bemühungen. „Unsere Aufgabe besteht im Wesentlichen darin, die KI zu füttern“, sagt Le Roux. Jedes neu identifizierte Resistenz- oder Gegenresistenzgen helfe, die Vorhersagesysteme zu verfeinern.
One Health und Vibrionen als Modelle
Ihr Ansatz beruht auf dem One-Health-Konzept, das die gegenseitige Abhängigkeit von Mensch-, Tier- und Umweltgesundheit anerkennt. Krankheitserregende Vibrionen verfügen über Abwehrmechanismen des Immunsystems und entwickeln sich gemeinsam mit ihren Phagen weiter. Ähnliche Mechanismen finden sich bei Bakterien, die Menschen infizieren.
Sie zieht eine Parallele zur Medizin: Eine Auster wird nur dann effizient von einem Vibrio infiziert, wenn ein Herpesvirus ihr Immunsystem schwächt, ähnlich wie ein Patient mit geschwächtem Immunsystem eine opportunistische bakterielle Infektion entwickeln kann. Deshalb dienen Vibrionen als Modelle. Sie sind aus ethischer Sicht leichter zugänglich und im Labor einfacher zu handhaben, bilden aber universelle biologische Phänomene repräsentativ ab.
Werdegang und nächste Schritte
Nach ihrer Promotion an der Université de Lyon arbeitete Le Roux an mehreren Einrichtungen und leitete anschließend dreizehn Jahre lang ein auf die Genomik von Vibrionen spezialisiertes Team an der Biologischen Station Roscoff in Frankreich. 2023 zog sie nach Montréal. Sie reizte die Möglichkeit, mit Fachleuten für Molekulargenetik und Mikroskopie zusammenzuarbeiten, insbesondere in dem Department, in dem auch Yves Brun lehrt, Inhaber des Canada 150 Research Chair in Bacterial Cell Biology.
Außerdem will sie die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf Vibrionengemeinschaften untersuchen. Dieses Phänomen möchte sie im kanadischen Kontext erforschen, in dem diese Dynamiken kaum dokumentiert sind. Ihre Leitüberzeugung formuliert sie so: „Die Natur reguliert die Dinge von allein sehr gut. Meine Aufgabe ist es, zu verstehen, wie.“
