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Mittwoch, 13.12.2017
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Schwämme: Bakterien produzieren Anti-Tumor Wirkstoff

Mikroorganismen als Ursprung der Substanzen „entlarvt“

Seit einiger Zeit ist bekannt, dass Meeresschwämme Anti-Tumor Wirkstoffe „produzieren“. Jetzt ist Wissenschaftlern der Nachweis gelungen, dass diese Substanzen nicht von den wirbellosen Tieren selbst, sondern von Bakterien hergestellt werden, die in einer engen Lebensgemeinschaft mit ihnen leben.
Meerschwamm

Meerschwamm

Prof. Dr. Jörn Piel vom Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena konnte aus den symbiontischen Bakterien erstmals die Erbsubstanz für die Anti-Tumor Wirkstoffe isolieren und somit die Grundlage schaffen, um diese Substanzen nachhaltig herzustellen. Piel wird hierfür mit dem diesjährigen Thüringer Forschungspreis ausgezeichnet. Er erhält die mit 5.250 Euro dotierte Auszeichnung für seine Untersuchungen über “Bakterielle Symbionten als Wirkstoffproduzenten aus Tieren”.

Symbiontische Bakterien als Quelle


In vielen Meeresschwämmen sind Stoffe mit Anti-Tumor Wirkung zu finden, deren Einsatz in der Medizin vielversprechend erscheint. „Eine Herausforderung jedoch ist die Gewinnung ausreichend großer Substanzmengen für die Entwicklung und Produktion von Medikamenten“, so Piel. Dies gilt sowohl aus technischer als auch aus ökologischer Sicht, denn: In fast allen Fällen sind „die Tiere die einzige bekannte Quelle der Substanzen. Sie müssten in großen Mengen geerntet werden und das kann man nicht verantworten “, so Piel.

Im Zuge seiner Arbeiten kam der Wissenschaftler immer mehr zu der Vermutung, dass die Substanzen oft nicht von den Schwämmen selbst produziert werden, sondern von Bakterien, mit denen sie in einer Symbiose, einer Lebensgemeinschaft leben. Die symbiontisch lebenden Bakterien hat Piel sowohl im landlebenden Kurzflügelkäfer Paederus als auch imdem Meeresschwamm Theonella swinhoei nachgewiesen. Der Nachweis ihrer Existenz ist jedoch extrem schwierig, da die symbiontischen Bakterien sich nicht im Labor züchten lassen.


Nachweis mit molekularbiologischen „Tricks“


Piel griff mit Kollegen daher in die molekularbiologische Trickkiste: Er isolierte nur die Erbsubstanz des Bakteriums und bearbeitete sie, sodass sie nun in andere Bakterien übertragen werden kann, die sich leicht im Labor züchten und untersuchen lassen. „Damit eröffnen sich ganz neue Perspektiven für die nachhaltige Gewinnung bisher schwer zugänglicher Wirkstoffe aus Meerestieren“ so Piel. „Durch Übertragung der für die Produktion kodierenden DNA in leicht kultivierbare Bakterien ist es nun im Prinzip möglich, in Fermentern beliebig große Substanzmengen unter Erhaltung der natürlichen Ressourcen zu erzeugen“.

Durch Übertragung dieser Erbinformation in kultivierbare Bakterien könnten zukünftig größere Mengen pharmakologisch wirksamer Substanzen, zum Beispiel die Arzneimittelkandidaten Onnamid A und Theopederin A, hergestellt werden. Die von Piel angewandte Methode lässt sich auch für die weitere Suche und Produktion medizinisch wirksamer Substanzen aus symbiontisch lebenden Bakterien anwenden.

Als Anti-Tumor-Wirkstoff einsetzbar


Hinweise darauf, dass diese symbiontischen Bakterien für den Menschen nützliche Substanzen produzieren, fand der frisch nach Bonn berufene Chemiker Piel schon während seiner bisherigen Arbeit am Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena. Er entdeckte, dass Bakterien, die in einer Symbiose mit Käfern leben, ähnliche Anti-Tumor Wirkstoffe produzieren. Piel vermutet, dass „zahlreiche Tierwirkstoffe, die vielversprechende Kandidaten für neue Medikamente sind, in Wahrheit aus Symbionten stammen.“

Piel ist einer von vier Wissenschaftlern, die den diesjährigen Forschungspreis des Landes Thüringen erhalten. Im Dezember 2004 folgte Piel dem Ruf an die Universität Bonn und übernahm den Lehrstuhl für Biologische und Organische Chemie am Kekulè Institut für Organische Chemie und Biochemie.
(MPG, 02.02.2005 - NPO)
 
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