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Medizin: Arzneimittel aus der Riff-Apotheke

Autor: Matthias Bergbauer Bild:Manuela Kirschner

Medizin_Korallen
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Medizin_Hornkoralle
Medizin_Kegelschnecke
Medizin_Mangroven_Seescheid
Medizin_Samtschnecke
Medizin_Moostierchen
Beschreibung auf der Seite “Maritime Wirkstoffe in Bildern”

Das Potential der Substanzen aus Meerestieren ist enorm, und die Pharmaforscher feiern damit inzwischen beachtliche Erfolge.

Die Riffe der Weltmeere sind Schauplatz eines unerbittlichen Kampfs um knappen Lebensraum. Korallen, Schwämme, Krustenanemonen, Seegurken und Schnecken haben zwar keine Zähne, Krallen oder Stacheln, trotzdem wissen sie sich zu wehren: Sie verfügen über ein gigantisches chemisches Arsenal, mit dem sie Nachbarn auf Abstand halten, zurückdrängen oder gar töten können.

Bioaktive Substanzen nennen Wissenschafter diese Naturstoffe. Mit den giftigen Cocktails schützen sich die Riffsiedler vor gefräßigen Fischen und anderen Räubern und verhindern, daß ihre Außenhaut von Algen, Bakterien und anderen Kleinstorganismen bewachsen wird.

Doch die hochwirksamen Giftstoffe spielen nicht nur eine wichtige Rolle in den kämpferischen Auseinandersetzungen der Meeresbewohner – sie finden zunehmend auch Eingang in die pharmazeutische Forschung. Denn viele der «chemischen Kampfmittel» sind von medizinischem Nutzen. So produzieren etwa Schwämme, Seescheiden und Nacktschnecken Wirkstoffe, die zur Tumorbekämpfung eingesetzt werden können. Hornkorallen wiederum enthalten entzündungshemmende Verbindungen. Außerdem wurden Substanzen entdeckt, die das Wachstum von Krebszellen hemmen, Aidsviren bekämpfen, Entzündungen heilen können oder gegen Malaria-Erreger wirken.

Großes Potential für Medikamente

Vielversprechend ist das Gift der Kegelschnecken, das beim Beutefang zum Einsatz kommt. «Kegelschnecken sind eine wahre Fundgrube neuer Wirkstoffe. Ihr Gift ist ein komplexer Cocktail hochspezifischer und aussergewöhnlich wirksamer Substanzen, sogenannter Conotoxine», erklärt der Neurophysiologe Heinrich Terlau, der an der Christian-Albrechts-Universität Kiel und an der Universität Lübeck die Wirkmechanismen von Schneckengiften untersucht. «Jede der 500 bekannten Kegelschnecken hat ein artspezifisches Gift, bestehend aus bis zu 200 verschiedenen Conotoxinen. Man schätzt daher, daß es weit über 50.000 dieser Substanzen gibt – und fast alle sind noch unerforscht.»

Die wenigen untersuchten Conotoxine der Kegelschnecke geben allerdings Anlaß zu großer Hoffnung. Eines ist schon als Schmerzmittel zugelassen und soll tausendfach stärker wirken als Morphium (siehe Seite: «Marine Wirkstoffe»), andere werden inzwischen klinisch getestet.

Weltweit fahnden Naturstoffchemiker nach neuen biochemischen Substanzen aus dem Meer. Die Zahl der entdeckten marinen Naturstoffe liegt im hohen fünfstelligen Bereich, und jedes Jahr werden es mehr. Ein besonders großes Spektrum biologisch aktiver Substanzen entwickeln Schwämme, die ältesten vielzelligen Tiere. Forscher gehen davon aus, daß rund 10.000 Schwammarten existieren; die meisten sind noch gänzlich unerforscht. Fündig werden die Forscher auch an unwirtlichen Orten. So haben beispielsweise die Bodenfauna der Arktis und die der Antarktis eine beeindruckende Vielfalt an chemischen Schutzstoffen entwickelt.

Doch von der Entdeckung einer Verbindung bis zu ihrer Anwendung als Arznei ist es ein langer Weg. Die aus den Meeren gewonnenen Tiere werden zunächst entweder zu Brei verarbeitet oder gefriergetrocknet und staubfein zermahlen. Dann werden die Inhaltsstoffe mit Lösungsmitteln extrahiert und Zellkulturen beigefügt, etwa Haut- oder Lungenkrebs-Zellkulturen. Sterben die Kulturen ab oder wird ihr Wachstum gehemmt, hat die Behandlung mit den Extrakten oder dem Tierbrei Wirkung gezeigt. Jetzt erst beginnt die Suche nach dem dafür verantwortlichen Stoff.

Suche nach der Nadel im Heuhaufen

Extrakte oder Brei können jedoch Hunderte von in Frage kommenden Verbindungen enthalten. So vergehen oft Monate mit der chemischen Auftrennung des Gemischs, bis die Reinsubstanz isoliert ist. Allein für die vielen Tests sind größere Mengen einer bioaktiven Substanz nötig. Und schafft es die Verbindung von den klinischen Tests bis zur zugelassenen Arznei, muß der Nachschub gewährleistet sein.

Eine Möglichkeit ist, den Wirkstoff im Labor synthetisch nachzubauen. Das mißlingt bei sehr komplexen Molekülen jedoch oft. Man kann die Substanz aber auch von Bakterien produzieren lassen. Diesen Weg beschreitet zum Beispiel Werner Müller, Molekularbiologe an der Universität Mainz: «Die für die Synthese dieser Moleküle benötigten Erbinformationen, also die Gene, müssen identifiziert und isoliert werden. Anschließend müssen diese Erbinformationen in Bakterien übertragen werden, die dann die gewünschten Stoffe in ausreichend großen Mengen produzieren.» Mit dieser eleganten Methode wird schon seit langem Insulin hergestellt.

Müllers Arbeitsgruppe wandte sie erfolgreich in der Herstellung eines einzigartigen Biomaterials an, des Biosilikats. Dieses dient Schwämmen als Skelett- und Gerüstsubstanz. «Biosilikat kann in fast unbegrenzter Menge nachhaltig hergestellt werden», sagt Müller. «Jüngst konnte gezeigt werden, daß es sich für den Einsatz in der Biomedizin eignet – vor allem in der Zahnmedizin, aber auch als Knochenersatzmaterial und sogar bei der Osteoporose-Prophylaxe.»

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die bioaktive Substanzen produzierenden Tiere im Labor oder in Aquakulturen zu züchten. Das funktioniert aber bei vielen Meeresbewohnern nicht.

Oft sind die technischen Schwierigkeiten zu groß und die Kosten zu hoch. Das bedeutet in der Regel selbst für vielversprechende Wirkstoffe das Aus. Ein prominentes Beispiel ist das aus einem Schwamm gewonnene Avarol, einst ein Hoffnungsträger im Kampf gegen die Immunschwächekrankheit Aids. Das HIV-Medikament hatte es schon bis zur klinischen Studie gebracht, doch die künstliche Produktion des Naturstoffs scheiterte an der komplexen Molekülstruktur.

Unbeschadet zurück ins Meer

Natürlich könnte man die Stoffe direkt aus dem Meer gewinnen. Doch das verbietet sich in der Regel aus Artenschutzgründen, denn schon für kleinste Wirkstoffmengen braucht es meist unzählige Tiere. So wurden für klinische Studien in den 1990er Jahren an der Küste Südkaliforniens 13 Tonnen einer bestimmten Seescheide gesammelt – für 18 Gramm Wirkstoff.

Eine erfolgreiche Ausnahme bildet die kalifornische Meeresschnecke (Meguratha crenulata), aus deren Lymphflüssigkeit ein blauer Blutfarbstoff gewonnen wird. Dafür versetzt man die Schnecken in Kälte-narkose und saugt ihnen Lymphe ab. Anschließend entläßt man sie praktisch unbeschadet wieder ins Meer. Im Labor wird aus dem Blutfarbstoff in mehreren Schritten das Antikrebsmittel Immunocyanin gewonnen. Unter dem Warenzeichen Immucothel ist es bereits in mehreren Ländern als Arzneimittel gegen Harnblasenkrebs zugelassen.

Original: http://www.beobachter.ch/natur/forschung-wissen/gesundheit-medizin/artikel/medizin_arzneimittel-aus-der-riff-apotheke/