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StartseiteForschung aktuellAus Schmutz geboren06.08.2009

Aus Schmutz geboren

Biologen gewinnen neuartigen Wirkstoff aus Bodenbakterien

Mikrobiologie. - Viele Arzneimittel stammen von Einzellern, doch die Mehrzahl der Mikroben bleibt der Arzneimittelforschung verschlossen, weil sie sich nicht im Labor kultivieren lassen. US-Forscher gehen einen anderen Weg: Sie fahnden im Erbgut von beliebigen Bodenbakterien nach interessanten Erbanlagen.

Von Arndt Reuning

Im Wüstenboden schlummern Kandidaten für die Arzneimittelforschung. (AP)
Im Wüstenboden schlummern Kandidaten für die Arzneimittelforschung. (AP)

Heilen mit der Kraft der Natur – das hat sich der Molekularbiologe Sean Brady von der Rockefeller University auf die Fahnen geschrieben. Auf der Suche nach bisher unbekannten Wirkstoffen durchkämmt er die Welt der Bakterien. An sich ist das keine neue Idee. Der Großteil aller in den USA zugelassenen Medikamente basiert auf Naturstoffen. Aber bisher sei diese Schatzkammer nur einen Türspalt breit geöffnet worden, sagt Brady. Denn um an die Substanzen heran zu kommen, müssen die Bakterien im Labor kultiviert werden.

"Dieser Ansatz hat einen Hauptnachteil: Die Mehrzahl der unterschiedlichen Bakterien aus der Umwelt, nämlich 99 Prozent, gedeiht einfach nicht im Labor. Das ist erst vor gut zehn, fünfzehn Jahren entdeckt worden. Das Ziel besteht nun also darin, uns dieses riesige Portfolio an Bakterien, die wir aus dem Labor nicht kennen, zugänglich zu machen."

Und deshalb arbeitet das Team um Sean Brady an einem neuen Ansatz, für den die Bakterien gar nicht erst kultiviert werden müssen. Denn schließlich genügt es ja, ihren Bauplan, ihre Erbanlagen, zu kennen. Brady:

"Wir akzeptieren einfach, dass wir diese Bakterien nicht kultivieren können. Dafür können wir aber ihre Erbsubstanz aus der Umwelt gewinnen. Wir nehmen eine Bodenprobe und extrahieren daraus alles, was sie an DNA enthält. Das meiste davon stammt von Bakterien. Und diese Bakterien-DNA können wird dann wieder in andere Mikroorganismen einfügen, die hervorragend im Labor wachsen. Wir hoffen natürlich, dass wir dabei Gene erwischen, die in verschlüsselter Form das Rezept für neuartige Moleküle enthalten."

Diese Methode hat nun erste Erfolge gezeigt. Den Molekularbiologen aus New York ist es gelungen, eine bisher unbekannte Substanz herzustellen. Ausgehend von DNA, die die Forscher aus einer Hand voll Wüstenboden aus dem Bundesstaat Utah isoliert haben. Sie haben sich auf eine bestimmte Gruppe von Genen konzentriert, von denen sie vermutet haben, dass sie eine wichtige Rolle im Stoffwechsel spielen. Diese Erbanlagen haben sie in ein biotechnologisches Arbeitspferd eingeschleust, in Bakterien der Gattung Streptomyces. Die Einzeller haben daraufhin begonnen, eine rötliche Substanz zu produzieren, von den Forschern auf den Namen Erdacin getauft. Das stammt aus dem Altenglischen.

Erda ist die Vorsilbe für Erde, sagt Sean Brady. Und das sei doch ein angemessener Name für ein Molekül, das im Grunde genommen aus Schmutz entstanden ist. Untersuchungen im Labor haben dann gezeigt, dass das Grundgerüst des Moleküls aus fünf einzelnen Kohlenstoffringen besteht - in einer Form miteinander verknüpft, wie sie bisher von Naturstoffen nicht bekannt gewesen ist. Formal gehört die Verbindung zu der Gruppe der Polyketide. Das sind natürliche Substanzen, von denen viele als Arzneimittel wirksam sind, beispielsweise als Antibiotikum. Erdacin hingegen zeigt diese Eigenschaften nicht. Aber als Oxidationshemmer kann es andere Stoffe vor der Reaktion mit Sauerstoff schützen. Brady:

"Die antioxidativen Eigenschaften des Erdacin sind ungefähr mit denen von Vitamin C zu vergleichen. Aber ich möchte betonen: Für uns ist das wirklich Spannende an dieser Geschichte, dass wir überhaupt eine bisher unbekannte Struktur gefunden haben. Dass wir eine neue Chemie entdeckt haben mit einem dieser ersten Versuche, auf das Kultivieren von Bakterien im Labor zu verzichten."

Eine Anwendung als Wirkstoff wird Erdacin wohl nicht finden, vermutet Sean Brady. Aber die Suche geht weiter. Nachdem sie nun bewiesen haben, dass die Methode prinzipiell funktioniert, wollen die New Yorker Forscher in Zukunft nach neuen Antibiotika und Wirkstoffen gegen Krebs fahnden.

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