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Biologische Waffen gegen Krankheit

Die Chemie besinnt sich auf Naturstoffe – und produziert Heilmittel aus Pflanzen. Wo die klassische Chemie nicht weiterkommt, hilft eine neue Generation von Phytopharmaka. Sie ist das Ergebnis der Synthese klassischer Pflanzenkunde mit Methoden modernster Analytik, Biotechnik und Naturstoffchemie.

Vor 100 Jahren, erzählt Harald Schmidt, „untersuchte ein Wissenschaftler die Kamille, ein anderer die Pfefferminze. Beide wollten herausfinden, welche Anwendungsmöglichkeiten in den Bereich der Sage gehören und welche reproduzierbar sind.“ Mit diesem methodischen Herumtasten von Einzelgängern hat die moderne phytopharmazeutische Forschung nichts mehr zu tun. Schmidt, Professor am Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Universität Würzburg, geht bei der Suche nach wirksamen pflanzlichen Stoffen penibel systematisch vor und zäumt dabei gleichsam das Pferd von hinten auf.

Ausgangspunkt ist für ihn stets nicht die Pflanze, sondern die Angriffsstelle eines Medikaments im menschlichen Organismus. Mal soll eine bestimmte Kontaktstelle auf der Oberfläche einer Zelle, mal soll ein Enzym blockiert werden. Diese Kontaktstellen haben je nach ihrer Funktion besondere Formen, sehen mal aus wie Antennen, mal wie Dellen in der Zelle. Die Biochemiker suchen pflanzliche Stoffe, die zu diesen Strukturen passen, wie der Schlüssel zum Schloß. Kommen beide zusammen, ist das Ergebnis entweder die Aktivierung oder die Blockade eines biochemischen Prozesses. Beides kann erwünscht sein, um eine medizinische Wirkung zu erzielen. In dieser Arbeit sieht Schmidt die großen Chancen der Arzneipflanzenforschung: „Wir suchen neue Wege, wo man mit synthetischer Chemie nicht weiterkommt. Ein Chemiker kann sich gar nicht so komplexe Strukturen ausdenken, wie man sie in der Natur findet.“

Durch den Einfluß der Chemie hatte die Bedeutung der pflanzlichen Heilmittel (Phytopharmaka) im vorigen Jahrhundert vorübergehend abgenommen. Immer besser war es Chemikern gelungen, Stoffe zur Bekämpfung von Krankheiten im Labor herzustellen. Doch auch sie benutzten dabei oft die Natur als Vorbild für die Synthese ihrer Wirkstoffe. So ist es zwar heute kaum einem Patienten bewußt, daß er beim Kauf von Aspirin ein ursprünglich aus einer Pflanze stammendes Mittel erwirbt, aber die Vorlage für das Schmerzmittel lieferte einst die Rinde der Silberweide mit ihren Inhaltsstoffen. Vor 100 Jahren isolierte der Pharmaziedoktorand Felix Hoffmann (s. bdw-Highlight Hoffmanns segensreiche Erbschaft) die reine Acetylsalicylsäure (Kürzel: ASS), die die Firma Bayer 1899 als Aspirin beim Kaiserlichen Patentamt in Berlin schützen ließ.

Rund 100.000 Wirkstoffe aus Pflanzen sind der Wissenschaft inzwischen bekannt, doch nicht einmal 1000 davon werden in Arzneimitteln eingesetzt. „Das liegt vor allem daran, daß die klassische Suche nach biologisch wirksamen Naturstoffen zeitraubend, teuer und uneffektiv ist“, sagt Harald Schmidt.

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Dr. Kai Uwe Bindseil, Leiter der Arbeitsgruppe Naturstoffchemie bei AnalytiCon sieht bei der Phytotherapie zwei Trends: Zum einen die Ethnobotanik, die sich mit traditionellen Heilpflanzen der Entwicklungsländer beschäftigt. Die Wissenschaftler gehen von den überlieferten Wirkungsweisen der Pflanzen aus und versuchen, die verantwortlichen Inhaltsstoffe aufzuspüren. Die Pflanze bleibt Lieferant des Medikaments. Der zweite Trend geht einen Schritt weiter: Ist die reine Form einer wirksamen pflanzlichen Substanz erst isoliert, versuchen Pharmazeuten, sie in großem Maßstab zu produzieren. Ein Beispiel aus der Ethnobotanik ist das Artemisin, das sich im Kampf gegen die Malaria als sehr erfolgreich erwies. Die Substanz stammt aus dem Einjährigen Beifuß, den die chinesische Volksmedizin schon seit 2000 Jahren kennt. Er diente traditionell der Behandlung von Hämorrhoiden.

Erst 1967 erkannte man, daß der Inhaltsstoff Artemisin gegen den Malaria-Erreger Plasmodium wirksam ist. Vor zwei Jahren bewiesen verschiedene Studien weltweit, daß Artemisin gerade bei solchen Plasmodienstämmen wirkt, die gegen herkömmliche Medikamente bereits resistent sind. Bei einer Untersuchung mit rund 5000 Patienten im Westen Thailands konnte der gegen Chemotherapeutika wie Chloroquin und Mefloquin resistente Malaria-Erreger durch Artemisin-Präparate wieder zurückgedrängt werden. Die Artemisinbehandlung bewirkt eine Art chemischer Kastration der Erreger.

Bis zum Anfang des vorigen Jahrhunderts haben sich die Heilmittel pflanzlichen Ursprungs in Europa bemerkenswert wenig verändert. Eine Arznei aus dem 18. Jahrhundert unterschied sich kaum von einer aus dem 13. Jahrhundert. Doch seit gut 100 Jahren hat sich in der Forschung viel getan. Zwar glaubte man vorübergehend, die Heilpflanzen selbst vernachlässigen zu können, als man ihre Inhaltsstoffe zu synthetisieren lernte. Jetzt entdecken die Pharmazeuten die Fülle ihrer Wirkstoffe mit Hilfe modernster Techniken wie Hochdruckflüssigkeits-Chromatographie und Spektrometrie wieder – und der biotechnische Fortschritt eröffnet der Phytotherapie wieder ganz neue Möglichkeiten. So wurde bereits versucht, Pflanzenzellen in Tiere einzupflanzen. Dort sollen sie als biologische Pumpen dienen, die ihre Wirkstoffe kontinuierlich ins Blut oder an die inneren Organe abgeben.

Andere Forscher versuchen, die pflanzlichen Gene, die die Information für bestimmte Wirkstoffe tragen, ausfindig zu machen und ihre Aktivität zu verstärken, um so eine größere Ausbeute der gewünschten Stoffe zu erhalten.

Wer den langen Weg der „grünen Medizin“ vom Kamillentee über das synthetische Aspirin und die modernen Krebsmittel bis zu den Medikamentenpumpen aus Pflanzenzellen verfolgt, der wird vermutlich den Optimismus des Würzburger Chemikers Gerhard Bringmann teilen: „Pflanzen und ihre Inhaltsstoffe besitzen ein unglaubliches Potential, viele medizinische Probleme der Menschen zu lösen.“

Susanne Liedtke
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