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Allgemein

Medikamentenfischer

Die Pharmaindustrie wirft ihre Netze im Meer aus. Die Lebenswelt der Ozeane ist eine weitgehend unerforschte Apotheke. Aber schon die ersten Beutezüge haben Wirkstoffe aus Algen, Schnecken und Schwämmen gefördert, die Erfolge versprechen im Kampf gegen Schmerzen, Schlaganfall und Krebs.

Dem kleinen Fisch droht scheinbar keine Gefahr, nur eine Schnecke mit einem seltsam kegelförmigen Haus kriecht über den Meeresboden. Achtlos schwimmt er vorbei. In diesem Moment richtet die Schnecke sich auf und rammt dem Fisch eine Harpune in den Bauch. Den Bruchteil einer Sekunde später jagt ein tödlicher Krampf durch seinen Körper. „Es ist, als ob man seine Finger in die Steckdose steckt“, beschreibt der Neurobiologe Dr. Heinrich Terlau vom Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen den Effekt. Der Fisch kollabiert, seine Nerven versagen, kein Muskel zuckt mehr. Wehrlos läßt sich das Flossentier in den Schlund der Schnecke ziehen.

Seinen Jagderfolg verdankt das Weichtier einem komplizierten Giftcocktail aus etwa 100 verschiedenen Substanzen. Von der mit Widerhaken besetzten Harpune – einem umgewandelten Schneckenzahn – hätte sich der Fisch noch losreißen können, aber das Gift ließ ihm keine Chance. Das Besondere am Wirkstoffgemisch der Kegelschnecke: Viele Substanzen wirken auch auf menschliche Nervenzellen und zwar – in geringer Dosierung – ausgesprochen heilsam. Sie verhindern unter anderem den Tod von Hirnzellen nach einem Schlaganfall und betäuben Schmerzen.

Die Kegelschnecken sind nicht die einzigen potentiellen Medikamentenlieferanten aus dem Meer. Auch aus Schwämmen, Manteltieren oder Korallen haben Wissenschaftler in den letzten Jahren 10000 verschiedene biologisch wirksame Naturstoffe extrahiert. „Das ist zwar noch nicht viel im Vergleich zu den über 100000 Substanzen, die wir aus Pflanzen kennen“, erklärt Prof. Peter Proksch vom Biozentrum der Universität Würzburg, „aber wir stehen ja auch erst am Anfang.“

Die Artenvielfalt der Meere ist noch weitgehend unerforscht. Die Biologen rechnen mit bis zu zehn Millionen Algenarten, drei Millionen Bakterienarten und einer halben Million Tierarten zwischen Brandung und Tiefsee – und jede Lebensform kann exotische und medizinisch nutzbare Chemikalien enthalten.

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In der pharmazeutischen Industrie herrscht Goldgräberstimmung. Forscher haben kleine „Expeditionsfirmen“ gegründet und schürfen im Meer nach Wirkstoffen. PharmaMar aus Spanien oder Neurex und BioMarine aus Kalifornien sind die modernen Bioprospektoren.

Bei ihrer Suche können sie auf die Erfahrungen der Ökologen zurückgreifen. „Besonders erfolgversprechend sind Tiere, die sich unter großem Umweltstreß behaupten“, erklärt Peter Proksch. Vor allem auf den dicht besiedelten Riffen spielt die chemische Kriegsführung eine wichtige Rolle beim Überleben. Seescheiden und Schwämme – fest am Boden sitzende Meerestiere, die auf den ersten Blick aussehen wie bunte Teekannen und Blumenkohl – haben keine mechanischen Waffen, mit denen sie sich einen Siedlungsplatz freikämpfen könnten. Also versuchen sie den Nachbarn mit Gift zu vertreiben. Der hat im Laufe der Evolution natürlich ebenfalls ein Gift entwickelt, mit dem er seinerseits seinen Platz behaupten will.

Andere Rifflebewesen haben gelernt, die Gifte ihrer Mitbewohner für ihre eigenen Zwecke zu nutzen. Die Nacktschnecke Nudibranchia frißt mit Vorliebe giftige Schwämme. Die Gifte speichert sie in ihrem Körper und macht sich so unbekömmlich für ihre Feinde. „Dieses seit Jahrmillionen andauernde Wettrüsten hat die chemische Vielfalt der Riffbewohner hervorgebracht“, sagt Proksch. In kalten Gewässern herrscht dagegen biologische und chemische Schlichtheit. Eine Faustformel der Bioprospektoren für Erfolg lautet daher: Suche in tropischen Gegenden, in warmen Gewässern und in überfüllten Biotopen.

Gegen diese Regel setzen einige deutsche Pharmafischer ihre Hoffnungen auf das kalte Wasser der Nordsee und des Wattenmeeres. Unter der Leitung des Göttinger Chemikers Prof. Axel Zeek und gefördert mit zehn Millionen Mark von der Landesregierung in Hannover suchen elf niedersächsische Forschungseinrichtungen vor den deutschen Küsten nach Meeresgetier mit medizinisch nutzbaren Inhaltsstoffen. Ein ganz spezielles Ziel haben Prof. Gabriele König und ihr Team von der Technischen Universität Braunschweig. Sie suchen im Meer nach Pilzen. Natürlich handelt es sich dabei um mikroskopisch kleine Einzeller. Doch auch sie enthalten interessante chemische Wirkstoffe. Die Braunschweiger Forscher entdeckten im Brackwasser den Pilz Stachybotris, der eine Verbindung enthält, die Bakterien tötet. Sogar im Darm von Meeresfischen wurden sie fündig: Hier leben Verwandte des Schimmelpilzes Aspergillus und produzieren Zellgifte, die man als Waffen gegen wuchernde Krebszellen nutzen kann.

Noch vor wenigen Jahren wären die Forscher nicht in der Lage gewesen, die Funktion von Meereschemikalien so gezielt zu erkunden. Möglich wurde die planmäßige Medikamentensuche erst durch die „Molekülfischerei“ der Gentechniker. Sie angeln in der Erbinformation des Menschen nach körpereigenen Molekülen, die bei bestimmten Krankheiten eine Rolle spielen – nach Hormonrezeptoren, die das Krebswachstum fördern oder nach Eiweißen, die die Schmerzleitung steuern. Mit gentechnischen Methoden stellen die Forscher diese körpereigenen Moleküle her. Im Reagenzglas testen sie dann, ob ein Wirkstoff aus Schwämmen oder Algen eine Wirkung zeigt, und wenn ja, welche.

Die großen Pharmafirmen haben solche Verfahren inzwischen automatisiert. Sie können 100000 Einzeltests – früher das Lebenswerk eines Chemikers – innerhalb eines Monats durchführen. Diese gigantischen Möglichkeiten bedeuten aber auch, daß die Unternehmen große Mengen an neuen Wirkstoffen zum Testen brauchen. Fast alle Pharmariesen haben deshalb Verträge mit Universitätsgruppen oder kleinen Bioprospektorfirmen geschlossen: Die Bayer AG und Asta Medica unterstützen das Team von Peter Proksch; RhÖne-Poulenc Rorer bekommt seine Substanzen aus Australien von AMRAD oder von ORSTOM aus dem pazifischen Neukaledonien; Schering Plough aus Madison, New Jersey, und Ciba-Geigy USA arbeiten bereits seit Jahren mit der Harbor Branch Oceanographic Institution in Florida zusammen; das Scripps-Institut in La Jolla, Kalifornien, kooperiert mit SmithKline Beecham. Zusätzlich bietet das Nationale Krebsforschungsinstitut NCI der USA Unternehmen und Uniforschern an, die Wirksamkeit ihrer Präparate aus dem Meer zu testen.

Trotz der weltweiten Anstrengungen ist aber noch unklar, wann die ersten Medikamente aus dem Meer in den Handel kommen. Viele zunächst erfolgversprechende Substanzen erwiesen sich bei späteren Tests als zu giftig und schieden wegen ihrer Nebenwirkungen aus. Mehrere Wirkstoffe sind dennoch bereits in der klinischen Erprobung:

Bryostatin – es hemmt nicht nur das Wachstum von Leukämiezellen, sondern aktiviert auch die körpereigenen Killerzellen und stimuliert die Blutbildung. Es wird von Moostierchen gebildet, millimetergroßen Tieren, die auf Felsen festgewachsen zu Millionen in Kolonien zusammenleben. Squalamin – ein hormonartiger Wirkstoff aus Dornhaien. Er verhindert die Neubildung von Blutgefäßen, wie sie Tumore für ihre Blutversorgung brauchen. Mit diesem Mittel könnten sich Geschwülste aushungern lassen. SNX 111, ein sogenanntes Conotoxin aus räuberischen Kegelschnecken. Es ist ein starkes Schmerzmittel und soll vor allem Krebspatienten helfen, bei denen Morphium keine Wirkung mehr zeigt.

Insgesamt gibt es bereits 200 Patente aus der marinen Naturstofforschung, fast alle für die USA oder Japan. Deutschland rudert hinterher. Erst im letzten Jahr hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ein Schwerpunkt-Förderprogramm aufgelegt. In Deutschland gibt es zwar engagierte Forscherteams, wie das Beispiel Niedersachsen zeigt, aber gegen die Ausrüstung ihrer US-amerikanischen und japanischen Kollegen kommen sie nicht an. „Dort gibt es Forschungsschiffe, speziell für die Naturstofforschung. An Bord sind Biologen, die nur die Aufgabe haben, die gefundenen Organismen zu bestimmen“, vergleicht Gabriele König von der TU Braunschweig die Situation. „Wir ziehen mit unseren privaten Taucherausrüstungen auf Expedition.“

Das BMBF will zwar in Zukunft auch Hochsee-Expeditionen unterstützen, aber ein wichtiger Teil der Forschung in Deutschland soll sich auf die Biotechnologie und Aquakultur konzentrieren. Dann sollen gleich zwei große Probleme bei der Naturstoffgewinnung aus dem Meer angepackt werden.

Das erste: An ihren natürlichen Standorten produzieren die Meereslebewesen die begehrten Wirkstoffe nicht in vorhersehbarer Menge. Manche Tiere haben kaum oder gar keine Gifte in sich. Eine Erklärung wäre, daß die Schwämme oder Seescheiden die Substanzen gar nicht selbst produzieren, sondern von Mikroorganismen herstellen lassen. „Das ist ein Geschäft auf Gegenseitigkeit“, erklärt Peter Proksch das biologische Prinzip. „Die Schwämme bieten den Bakterien oder Pilzen eine sichere Wohnung, und die beliefern ihren Wirt dafür mit effektiven Waffen, durch die er seine Freßfeinde vertreiben kann.“

Weltweit versuchen Forscherteams die giftliefernden Mikroorganismen zu züchten. „Das ist aber alles andere als einfach“, sagt Proksch, „denn wir wissen noch nicht, wie die Lebensbedingungen im Inneren eines Schwamms sind. Wenn wir das herausfinden, können wir die Wirkstoffe in unbegrenzter Menge herstellen.“

Erst solche biotechnologischen Verfahren könnten den Medikamenten aus dem Meer den Durchbruch verschaffen, denn das zweite Problem ist noch viel gravierender: Die Wirkstoffe sind in den Meerestieren so schwach konzentriert, daß man Tonnen von ihnen ernten müßte, um nur wenige Milligramm eines Medikaments zu gewinnen. Schon bei Bryostatin 1, einem der ersten erfolgversprechenden Meeresmedikamente, merken die Forscher, daß die Ernte direkt aus dem Meer langfristig keine Perspektive hat. Peter Proksch ist sich mit seinen Kollegen einig: „Gesammelt werden darf wirklich nur zu Forschungszwecken. Für die medizinische Nutzung müssen wir lernen, die Organismen zu züchten. Sonst werden wir sie ganz schnell ausgerottet haben.“

Thomas Willke

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Schul|ter|blatt  〈n. 12u; Anat.〉 dreieckiger, flacher Knochen, der hinten dem Brustkorb aufliegt u. das Schultergelenk mit bildet: Scapula

Bro|mid  〈n. 11; Chem.〉 Salz des Bromwasserstoffs

pa|re|tisch  〈Adj.; Med.〉 in der Art einer Parese, halb gelähmt, schwach

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