Pflanzenforscher auf der Suche nach Krebsmedikamenten

02.03.2010 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Mit Ackerschmalwand-Mutanten gegen den Krebs. (Quelle: © Universität Köln)
Mit Ackerschmalwand-Mutanten gegen den Krebs. (Quelle: © Universität Köln)

Weltweit geben Pharmaunternehmen Milliarden aus, um eine Wunderwaffe gegen Krebs zu finden. Das Pflanzenforschungsprojekt GABI-PROTECT sucht nach Wirkstoffen, die Tumorerkrankungen den tödlichen Ausgang nehmen könnten.

70 Prozent aller Wirkstoffe, mit denen in der Medizin Krebserkrankungen bekämpft werden, entstammen Pflanzen oder gehen auf pflanzliche Moleküle zurück. Die meisten haben das gemeinsame Ziel, Krebszellen zu zerstören. Doch trotz der Vielfalt der Präparate ist man in der Krebsforschung mit dem Erreichten nicht zufrieden. In Deutschland erkranken jährlich 450.000 Menschen neu an Krebs, längst nicht allen kann die Medizin helfen. Aus der Pflanzenforschung kommt nun Unterstützung für einen weniger häufig verfolgten Ansatz der Tumortherapie: Das Projekt GABI-PROTECT sucht nach Pflanzenwirkstoffen, die den Krebs anderweitig angreifen, ihn beispielsweise hindern, Metastasen zu bilden. So würde er in eine chronische, aber nicht tödliche Krankheit verwandelt werden.

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Schematische Darstellung der Identifizierung von Pflanzensubstanzen. Diese Substanzen können helfen Krebszellen zu bekämpfen. Hierfür werden Pflanzenextrakte zu Hepatoma-Zellen gegeben. Diese Zellen werden zu einer Lichtreaktion angeregt, wenn schützende Pflanzensubstanzen in ausreichender Menge im Extrakt enthalten sind. Ein grünfluoreszierendes Eiweißmolekül (GFP) reagiert auf die Anwesenheit chemoprotektiver Substanzen. Das GFP wurde zuvor mit einer Entgiftungsreaktion gekoppelt.

Schematische Darstellung der Identifizierung von Pflanzensubstanzen. Diese Substanzen können helfen Krebszellen zu bekämpfen. Hierfür werden Pflanzenextrakte zu Hepatoma-Zellen gegeben. Diese Zellen werden zu einer Lichtreaktion angeregt, wenn schützende Pflanzensubstanzen in ausreichender Menge im Extrakt enthalten sind. Ein grünfluoreszierendes Eiweißmolekül (GFP) reagiert auf die Anwesenheit chemoprotektiver Substanzen. Das GFP wurde zuvor mit einer Entgiftungsreaktion gekoppelt.

Bildquelle: © GABI-PROTECT

Vieles ist heute über Krebs bekannt, beispielsweise dass der Mensch über eine ganze Reihe Gene verfügt, die ihm im Kampf gegen die Krankheit sehr nützlich sein könnten – wenn sie denn aktiv wären. Doch oft erhalten diese Gene nie das Signal, dass sie gebraucht werden. Hier setzt GABI-PROTECT an.

Aus einer Vorarbeit des Projektpartners von der Universität Köln existierten 10.000 mutierte Linien der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Diese Linien reichern durch die Mutation in ihren Zellen bestimmte Inhaltsstoffe an, die normalerweise nur in so geringen Mengen gebildet würden, dass sie mit gewöhnlichen Mitteln nicht einmal nachzuweisen wären; Stoffe eben, die die Pflanze zwar herstellen kann, aber eigentlich nicht braucht.

Die Herausforderung besteht nun darin, festzustellen, welche dieser pflanzlichen Bestandteile den menschlichen Körper beim Kampf gegen den Krebs unterstützen können. Dazu nutzen die Forscher Zellkulturen mit Zelllinien von Mensch und Maus. In einem Hochdurchsatzscreening untersuchen sie, ob die jeweilige pflanzliche Substanz in den Zellkulturen relevante Anti-Krebs-Gene aktiviert. Bestimmte Transkriptionsfaktoren können sogar mehrere wichtige Gene gleichzeitig anschalten.

Finden die Kölner Forscher eine positive Reaktion der Zellen auf die pflanzliche Komponente, kommen die Projektpartner am Leibniz Institut für Pflanzenbiochemie in Halle ins Spiel. Sie führen mit dem unbekannten Pflanzenmolekül ein metabolisches Profiling durch, bestimmen also ganz genau, womit sie es bei dem Molekül zu tun haben. Der Projektpartner an der Universität Bayreuth deverifiziert das Ergebnis des Profilings und untersucht die Proben zusätzlich auf Resistenz gegen Schwermetalle, da diese dafür bekannt sind, in Pflanzen toxische Reaktionen auszulösen.

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Mit Ackerschmalwand-Mutanten gegen den Krebs.

Mit Ackerschmalwand-Mutanten gegen den Krebs.

Bildquelle: © Universität Köln

Das Team an der Universität Köln untersucht derweil die pflanzlichen Mutanten näher, aus denen die Anti-Krebs-Substanzen stammen. Sie kartieren das Gen, um herauszufinden, welche Mutation dazu geführt hat, dass die Pflanze den jeweiligen Stoff anreichert. 5.000 Mutanten hat das Projekt bereits untersucht und dabei rund 100 viel versprechende Mutationen gefunden. Einige der darin gebildeten Substanzen sind bereits näher analysiert.

Weil es häufig schwierig ist, die interessanten Moleküle chemisch zu synthetisieren, werden die Krebsforscher auch mit all der aus GABI-PROTECT gewonnenen Information nicht auf die Pflanzen verzichten können. Versteht man erst einmal genau, wie die Pflanze die interessanten Inhaltsstoffe bildet, könnten die Forscher mittels Gentechnik oder klassischer Züchtung den Prozess in Kulturpflanzen übertragen. Wahrscheinlich ist jedoch, dass letztlich pflanzliche Zellkulturen zur Herstellung der Wirkstoffe dienen werden. So geschieht es schon jetzt im Labor an der Universität Köln.

Doch bis zu einem pharmazeutischen Produkt ist der Weg noch weit. GABI-PROTECT gehört zur Gruppe der Basis-Projekte, dient also erst einmal der Grundlagenforschung. Wenn das Projekt 2010 ausläuft, wird der nächste Schritt darin bestehen, zehn bis zwanzig viel versprechende Kandidaten in Kulturpflanzen zu bringen. Danach sind erst einmal die Mediziner gefragt.

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