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StartseiteKalenderblattEin Wollforscher hilft Zuckerkranken19.12.2013

InsulinEin Wollforscher hilft Zuckerkranken

Es ist eine wichtige Errungenschaft für Zuckerkranke: Heute vor 50 Jahren ist es Aachener Forschern erstmals gelungen, Insulin synthetisch herzustellen - ausgerechnet in einem Labor des Deutschen Wollforschungsinstituts.

Von Martin Winkelheide

Ein an Diabetes erkrankter Mann spritzt Insulin-Lösung unter die Haut.
Die Insulin-Spritze - für Diabetiker ein unerlässlicher Begleiter.

Wie kommt ausgerechnet ein Wollforscher dazu, sich mit Insulin zu beschäftigen? "An diesem Insulin kann man eine ganze Reihe von Wollreaktionen studieren", erklärt Helmut Zahn. Chemische Reaktionen, mit denen sich Insulin-Moleküle aufspalten lassen, können auch für die Wollverarbeitung genutzt werden, so der Chemiker, der das Deutsche Wollforschungsinstitut an der Technischen Hochschule Aachen leitete. „Diese Kettenspaltungsreaktion spielt eine Rolle beim Oxidieren, beim Bleichen von Wolle, bei der Dauerbügelfalte und so weiter.“

Ein Schritt weiter ging Zahn bei seinen Experimenten, mit denen er 1955 begann. Er wollte versuchen, Insulin künstlich herzustellen: "Die Insulinsynthese wurde in allererster Linie aus wissenschaftlicher Neugier unternommen." Es ging Zahn um eine ganz grundlegende Frage: "Ob es überhaupt möglich ist, ein Protein-Molekül zu synthetisieren", also einen komplexen Eiweißstoff, den der menschliche Körper natürlicherweise produziert, im Labor herzustellen.

"Das Insulin ist bekanntlich eines der wichtigsten Hormone im menschlichen Organismus, und es reguliert den Kohlenhydratstoffwechsel", erklärt Zahn. "Bei Störung der Insulinproduktion im menschlichen Organismus kommt es zu der gefürchteten Zuckerkrankheit." Schon die Ärzte der Antike kannten die Zuckerkrankheit. Aber erst seit den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts ist bekannt, dass sogenannte Typ-I-Diabetiker Insulin nicht bilden können. "Die zuckerkranken Menschen müssen also regelmäßig Insulinpräparate einnehmen, um den Zuckerspiegel in ihrem Blut auf das normale Maß zu reduzieren", sagt Zahn.

Pharmafirmen mussten sich in Schlachthöfen bedienen

Für die Insulinproduktion mussten Pharmafirmen sich regelmäßig in Schlachthöfen bedienen. Sie gewannen das Hormon aus der Bauspeicheldrüse von Rindern und Schweinen. Weil das tierische Hormon aber mit dem menschlichen nicht identisch ist, kam es bei Diabetes-Patienten häufig zu Unverträglichkeits- und allergischen Reaktionen.

Um zu wissen, wie viel Insulin sie brauchen, messen Patienten regelmäßig ihren Blutzucker. (picture alliance / dpa /Jens Kalaene)Um zu wissen, wie viel Insulin sie brauchen, messen Patienten regelmäßig ihren Blutzucker. (picture alliance / dpa /Jens Kalaene)1945 begann der britische Eiweißforscher Frederick Sanger zu untersuchen, aus welchen chemischen Bestandteilen Insulin aufgebaut ist. Seine wissenschaftliche Neugier begründete er ganz pragmatisch: "Wir haben vor allem deshalb das Insulin gewählt, weil der Stoff in Reinform kommerziell vertrieben wurde. Es war also leicht zu beschaffen. Und es handelt sich glücklicherweise, wie sich später herausstellte, um ein sehr kleines Protein."

Zehn Jahre später, 1955, hatte Frederick Sanger die chemische Formel für das Insulin gefunden. Jetzt war klar: Insulin besteht aus zwei unterschiedlich langen Ketten von Aminosäuren, die an bestimmten Stellen miteinander verbunden sind.

223 Reaktionsschritte bis zum Ziel

Die Formel bildete die Grundlage für die Synthese-Versuche von Helmut Zahn wie auch anderen Forscher-Konkurrenten in New York, Pittsburgh und Schanghai, die an demselben Problem arbeiteten. "Sie können sich ohne Weiteres vorstellen, dass es nicht sehr einfach ist, diesen Aufbau aus 51 Aminosäuren und dann den drei Schwefelbrücken – davon zwei als echte Brücken zwischen den Ketten und eine, die eine Schleife bildet – im Laboratorium genau wie im Organismus in Stufen aufzubauen", sagt er.

Zahn brauchte 223 Reaktionsschritte, um zum Ziel zu gelangen. Am 19. Dezember 1963 hielt er zwei kleine Fläschchen mit dem ersten voll-synthetisierten Insulin in seinen Händen. Jetzt fehlte nur noch der Nachweis, dass dieses Insulin auch wirksam war. Ein Zell-Versuch, für den das Labor des Projektleiters Johannes Meienhofer am Aachener Wollforschungszentrum allerdings nicht ausgestattet war.

"Herr Dr. Meienhofer hat selbst die wertvollen Präparate – zweimal 50 Milligramm - in einem Nachtschnellzug vom 19. auf den 20. Dezember nach Frankfurt gebracht in das Institut für klinische Endokrinologie von Prof. Pfeiffer", erzählt der Wollforscher. "Schon am Abend des 20. Dezember konnten wir jubilieren." Die Proben enthielten etwa ein Prozent aktives Insulin. Zahn hatte den Wettlauf mit seinen Kollegen gewonnen.

Heute helfen Bakterien

"Ich glaube nicht", fürchtete Helmut Zahn kurz nach seinem Erfolg, "dass die pharmazeutische Industrie eine Synthese nacharbeiten kann, die mit einem derartig großen Aufwand mit zehn Mitarbeitern, mit riesigen Mengen von Aminosäuren und sehr langwierigen Stufen durchgeführt worden ist."

Tatsächlich dauerte es vierzehn Jahre, bis die japanische Pharmafirma Shinogi die Produktion so vereinfacht hatte, dass es sich rechnete, synthetisches Insulin im großen Maßstab zu produzieren. Heute aber wendet die pharmazeutische Industrie ein kostengünstigeres Verfahren an: die gentechnische Herstellung von Insulin – mit Hilfe von genetisch manipulierten Bakterien und Hefen.

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