Die Schätze der Pflanzen und Bakterien

Forschung über natürliche Heilmittel mit dem Nobelpreis gekürt

23.10.2015 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Mehr, als einfach schön: Die Biodiversität in der Natur, wie hier auf einer Wiese, ist eine Schatztruhe – zum Beispiel für bioaktive Substanzen (Bildquelle: © Echino / Pixelio.de).
Mehr, als einfach schön: Die Biodiversität in der Natur, wie hier auf einer Wiese, ist eine Schatztruhe – zum Beispiel für bioaktive Substanzen (Bildquelle: © Echino / Pixelio.de).

Der diesjährige Nobelpreis für Medizin geht an drei Forscher, die Heilmittel gegen Parasiten entdeckten. Die Substanzen gewannen sie aus Pflanzen und Bakterien. Die Ehrung ist eine Bezeugung von der Wichtigkeit von natürlichen Wirkstoffen in der Medizin und unterstreicht die Verantwortung, Biodiversität für nachfolgende Generationen zu erhalten.

Pflanzen ernähren und kleiden uns. Zudem sind sie die wichtigste Quelle für nachwachsende Rohstoffe für die Industrie, das Bauwesen, die Tierzucht und die Bioenergie-Gewinnung. Doch sie heilen uns auch. Schätzungsweise 70 Prozent aller Arzneimittel sind natürlichen Ursprungs. Darunter befinden sind unzählige Beispiele von pflanzlichen Wirkstoffen, vor allem Sekundärmetabolite.

Große Forschung gegen kleine Tierchen

Für ihre Arbeit in den Siebzigern über neue aus der Natur gewonnene Heilmittel gegen Parasiten gewannen drei Forscher den Nobelpreis für Medizin 2015. Der Ire William Campbell, der Japaner Satoshi Omura und die Chinesin Youyou Tu werden die große Ehrung für die Entdeckung von Substanzen gegen Fadenwürmer und Plasmodien im Dezember entgegennehmen.

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Natürliche Heilmittel oder Extrakte haben schon immer eine wichtige Rolle in der Arzneikunde gespielt. Doch auch in der modernen Pharmazie bilden natürliche Stoffe die Grundlage für unzählige Medikamente.

Natürliche Heilmittel oder Extrakte haben schon immer eine wichtige Rolle in der Arzneikunde gespielt. Doch auch in der modernen Pharmazie bilden natürliche Stoffe die Grundlage für unzählige Medikamente.

Quelle: © Dieter Schütz / Pixelio.de

Fadenwürmer können zu Infektionen führen, die Krankheiten wie zum Beispiel die Elephantiasis und die Onchozerkiasis auslösen. Plasmodien sind die Erreger der Malaria. Die Krankheiten sind in den Tropenregionen verbreitet. Vor allem arme Menschen sind betroffen.

Heilmittel aus Bakterien und Pflanzen

Campbell und Omura beobachteten, dass ein Bakterium (Streptomyces avermitilis) eine Substanz gegen Fadenwürmer bildet. Das Heilmittel wurde Avermectin genannt.

Die andere Hälfte des Preises ging an Tu. Ihre Entdeckung des Wirkstoffes Artemisinin aus dem Einjährigen Beifuß (Artemisia annua) fügte ein neues – und bis heute immer noch das wichtigste – Kampfmittel zu dem dürftigen Arsenal gegen Malaria hinzu.

Wissenschaft für die Menschheit

Die Geschichte von Youyou Tu und Artemisinin ist ein sehr schönes Beispiel. Frau Tu ist die Erste, die einen Wissenschafts-Nobelpreis nach China bringt. Nichtdestotrotz war sie lange Zeit sowohl für die Öffentlichkeit als auch in Wissenschaftskreisen weitgehend unbekannt.

Artemisinin entdeckte sie während des Vietnam Kriegs, als Ho Chi Minh China um Hilfe bat. Damals tötete Malaria mehr Soldaten als der Krieg selbst. Im sogenannten „Projekt 523“ wurde Tu von der Regierung beauftragt, Wirkstoffe gegen Malaria zu finden. Die Wissenschaftlerin und ihr Team untersuchten insgesamt etwa 2.000 unterschiedliche Pflanzenpräparate bis sie auf den Einjährigen Beifuß stießen. Dessen Extrakt zeigte einen positiven Effekt in erkrankten Mäusen und Menschen und keine Nebenwirkungen. Letzteres bewies Tu, als sie freiwillig den Extrakt zu sich nahm.

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Die Blüten des Einjährigen Beifußes (Artemisia annua). Aus der Pflanze wurde in den Siebzigern Artemisinin, ein Wirkstoff gegen Malaria, isoliert.

Die Blüten des Einjährigen Beifußes (Artemisia annua). Aus der Pflanze wurde in den Siebzigern Artemisinin, ein Wirkstoff gegen Malaria, isoliert.

Quelle: © Kristian Peters, Fabelfroh / wikimedia.org; CC BY-SA 3.0

Interessanterweise halfen ihr bei ihrer Entdeckung alte Texte aus der traditionellen Chinesischen Medizin aus dem vierten Jahrhundert. Aus deren Analyse vermutete sie, dass das Beifuß-Präparat während des Extraktionsprozesses vor Wärme geschützt werden muss, da sonst der Wirkstoff abgebaut werden könnte. Die Vermutung erwies sich als richtig und sie konnte daraufhin den Wirkstoff Artemisinin isolieren.

Die Ergebnisse von Tu wurden meistens in chinesischen Fachzeitschriften und anonym veröffentlicht. Wissenschaftler waren während der Zeit der kulturellen Revolution nicht besonders hochgeachtet. Doch Wissenschaft und medizinische Forschung kamen der kommunistischen Regierung im Kampf gegen Malaria zugute.

Natur besser als Chemie?

Pflanzen und Mikroorganismen sind oft das Ausgangsmaterial für neue bioaktive Substanzen. Diese Naturstoffe üben einen biologischen Effekt auf einen bestimmten Zielorganismus aus.

Sogenannte Screening-Verfahren ermöglichen es Forschern, gleichzeitig die Extrakte aus mehreren Pflanzen oder Bakterien auf ihre Wirkung, beispielsweise gegen Parasiten, zu prüfen, so wie es Tu, Campbell und Omura machten. Extrakte, die das Wachstum von Zielorganismen hemmen, werden selektiert und weiter erforscht.

Screening-Verfahren mit natürlichem Ausgangsmaterial erweisen sich öfter erfolgreicher als solche mit synthetisch-hergestellten Substanzen. Eine Trennlinie zwischen „Natur“ und „Chemie“ sollte man aber nicht ziehen. Die chemische Synthese einer beliebigen Substanz kann durchaus weniger Nebenprodukte als ein pflanzlicher Extrakt enthalten. Die Verunreinigung mit anderen natürlichen Substanzen mag ungefährlich klingen, ist es aber nicht. Denn einige der stärksten bisher bekannten Giftstoffe sind in der Natur zu finden. Eine Krankheit zu behandeln, indem man Substanzen mit unbekannter Wirkung schluckt, birgt Risiken.

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Die chemische Struktur des Wirkstoffes Artemisinin. Er wurde von der chinesin Youyou Tu isoliert. Bei ihrer Entdeckung halfen ihr alte Texte aus der traditionellen Chinesischen Medizin.

Quelle: © Lukáš Mižoch / wikimedia.org; gemeinfrei

Gleichwohl werden oft natürliche Wirkstoffe genutzt und im Labor verändert, um ihren Effekt zu verstärken. Die Grundstruktur und der Wirkungsmechanismus des Naturstoffes bleiben unverändert, lediglich chemische Gruppen in Form von „Anhängseln“ werden hinzugefügt.

Die Natur als großzügige Apothekerin

Die vielversprechende Ergebnisse mit natürlichen Extrakten haben mit einem anderen Faktor zu tun: Die Artenvielfalt der Natur spiegelt sich auch in der chemischen Vielfalt in den Lebewesen wider.

Naturwissenschaftler kennen bisher nur einen geringen Anteil der natürlich vorkommenden Wirksubstanzen. Aus historischer und praktischer Sicht ist es deshalb durchaus sinnvoll, die Natur als Reservoir von neuen Wirkstoffen zu erkunden.

Die Schatztruhe der Natur aufschließen

Gleichzeitig kann die chemische Vielfalt in der Natur als Mahnung verstanden werden, dass es überlebenswichtig ist, die Biodiversität auf der Erde zu erhalten und aktiv zu schützen. Gleichzeitig gilt es mit modernen Methoden die Schatztruhe der Natur zu öffnen und die darin enthaltenen Schätze zu erforschen.

Die Vergabe des Nobelpreises für Medizin 2015 ist eine Ermunterung in dieser Richtung. Die Geschichte von Tu zeigt, dass ein Blick in der Vergangenheit aufschlussreich und zukunftsweisend sein kann.

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