Hans Christian Gram: Der Biologe, der bei der Untersuchung von Bakterien half

Von Lilian Anekwe

Hans Christian Gram, der Erfinder der Gram-Färbetechnik, war ein wegweisender Biologe, der das Klassifizierungssystem entwickelte, das dazu führte, dass bis zu 30.000 formal benannte Bakterienarten untersucht wurden. Er ist das Thema des neuesten Google Doodle, erstellt zu Ehren seines Geburtsdatums von 13 September 1853. Gram, der mit dem deutschen Pathologen und Mikrobiologen Carl Friedlander zusammenarbeitete, entwickelte die Technik Anfang der 1880er Jahre in Berlin. Es ist immer noch als eine der wichtigsten Färbetechniken in der Mikrobiologie bekannt, um Bakterien unter einem Mikroskop zu identifizieren.

Gram tropfte zunächst Reagenzien, eine Substanz, die eine chemische Reaktion auslösen soll, auf Lungengewebeproben. Er fand Unterschiede in der Färbung von Bakterien, die heute als Streptococcus pneumoniae und Klebsiella pneumoniae bekannt sind. Die beobachteten Unterschiede sind auf die Zusammensetzung der bakteriellen Zellwand zurückzuführen. Einige Bakterien haben eine Zellwand aus Peptidoglycan, einem Polymer aus Zucker und Aminosäuren. Diese „grampositiven“ Bakterienzellen behalten die Farbe eines Flecks – normalerweise ein Komplex aus Kristallviolett und Jod oder Methylenblau – und erscheinen unter dem Mikroskop violett oder braun. Andere, die kein Peptidoglycan enthalten, sind nicht gefärbt und werden als gramnegativ bezeichnet und erscheinen rot.

Seine Popularität erreichte zwischen 1940 und 1960 ihren Höhepunkt. Pierce Gardner, außerordentlicher Professor für Medizin an der Harvard Medical School, schrieb 1974 über den Gram-Fleck und seine Interpretation: „Wir sind der Meinung, dass der Gram-gefärbte Abstrich als Teil der körperlichen Untersuchung des Patienten mit einer akuten bakteriellen Infektion betrachtet werden sollte und gehört zum Repertoire aller Ärzte, die akut kranke Patienten primär versorgen.“

In jüngerer Zeit wurde die Gram-Färbung verwendet, um neue Antibiotika zu identifizieren, die im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen von entscheidender Bedeutung sind. Teixobactin – eines von zwei neuen Antibiotika, die 2015 auf den Pharmamarkt gebracht wurden – wurde durch eine neue Variante einer bewährten Methode zum Screening von Böden auf Bakterien identifiziert, die sich entwickelt haben, um ihre Konkurrenten abzutöten.Ein Team an der Northwestern University in Boston, Massachusetts, untersuchte 50.000 Arten von bodenbewohnenden Bakterien auf Antibiotika, die Käfer wie die im Krankenhaus erworbene Infektion MRSA und die Bakterien, die multiresistente TB verursachen, töteten.Die Färbetechnik war wichtig, da der Bildschirm Teixobactin identifizierte, das auf die „grampositive“ Gruppe von Bakterien einzuwirken scheint, indem es zusammen mit anderen Molekülen auf ein Lipid an ihren Zellwänden abzielt. Bei richtiger Anwendung könnten die Forscher hinter der Entdeckung von Teixobactin eine praktikable Behandlungsoption für bakterielle Krankheiten sein – und sicher vor der Bedrohung durch Resistenzen – für mindestens 30 Jahre.Während die Unterscheidung von Bakterien in grampositive oder -negative Bakterien für die meisten bakteriellen Identifikationssysteme von grundlegender Bedeutung ist, haben Forscher argumentiert, dass die Gram–Färbemethode fehleranfällig ist und „schlecht kontrolliert wird und keine Standardisierung aufweist“ – etwas, vor dem Gram selbst warnte, als seine Arbeit 1884 veröffentlicht wurde.

„Ich habe die Methode veröffentlicht, obwohl ich mir bewusst bin, dass sie noch sehr fehlerhaft und unvollkommen ist“, bemerkte er. „Aber es ist zu hoffen, dass es sich in den Händen anderer Ermittler als nützlich erweisen wird.“Die Probleme mit Grams Methode haben zu einer Suche nach anderen Tests geführt, und mehrere Alternativen, die behaupten, Verbesserungen zu sein, sind in der Literatur erschienen. Nichtsdestotrotz bleibt der Gram-Fleck einer der am häufigsten durchgeführten Tests im klinischen Mikrobiologielabor und eine grundlegende Technik bei der Behandlung bakterieller Infektionen und der Rettung von Leben.

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