Pharma

Das Perlmutt im Inneren einer Muschel ist nicht nur schön anzusehen, es fasziniert Materialforscher auch seit Jahrzehnten wegen seiner außergewöhnlichen Härte. Es gilt als eines der zähesten Materialien der Welt. Warum das so ist, konnte bislang nicht erklärt werden.

Die Suche nach neuen Wirkstoffen zu Herstellung von Antibiotika läuft auf Hochtouren. Eine vielversprechende Quelle ist das Meer. Hier siedeln viele Mikroorganismen, die das Potenzial haben, Antibiotika zu produzieren. Mit der marinen Bakterienabteilung Planctomycetes hat ein internationales Forscherteam nun eine neue Wirkstoffquelle ausgemacht. Erste Analysen deuten darauf hin, dass diese bisher wenig beachteten Mikroorganismen tatsächlich Antibiotika produzieren können.

Das Bakterium Escherichia coli ist einer der Lieblingsorganismen von Mikrobiologen und Biotechnologen. E. coli lässt sich gut im Labor kultivieren. Es ist dafür bestens erforscht und gut geeignet, um biotechnologische Prozesse umzusetzen. Bislang jedoch nutzt das Bakterium in der Natur wie in der industriellen Anwendung Kohlenhydrate als Quelle für Kohlenstoff. Einem internationalen Forscherteam unter Leitung des Weizman-Instituts in Israel ist es nun gelungen, die Ernährung von E. coli auf Kohlendioxid aus der Luft umzustellen.

Astin ist ein pflanzlicher Wirkstoff, dem heilende Kräfte zugeschrieben werden – auch im Kampf gegen Krebs. Eine Quelle dieses Arzneistoffes ist die Tataren-Aster Aster tataricus. Die Heilpflanze, die in den höheren Lagen Asiens beheimatet ist, wird vor allem in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt. Einem Forschungsteam der Universität Tübingen und der TU Dresden ist es nun gelungen, Astine aus der Pflanze zu isolieren, zu kultivieren und in größeren Mengen biotechnologisch herzustellen.

Sie enthalten wichtige Inhaltsstoffe für Lebensmittel- oder Pharmaindustrie: Baumsäfte. Neben Mineral- und Nährstoffen sind es die Mikroorganismen, insbesondere Hefen, die den zuckerreichen Baumsaft für Biotechnologen interessant machen. Sie produzieren wichtige Enzyme wie Lipasen, die Fett verdauen, oder Pflanzenstoffe wie das Carotinoid Astaxanthin. Dieses wird beispielsweise aus der Baumhefe Phaffia rhodozyma gewonnen und als Zusatz in Fischfutter genutzt, das dadurch dem Lachsfleisch später die prägnante Farbe gibt.

Um eine akute Infektion mit dem Corona-Virus nachzuweisen, werden täglich Tausende Tests auf Basis der Polymerasekettenreaktion (PCR) durchgeführt. Mithilfe dieses molekularen Kopierverfahrens wird in den Abstrichen das Erbgut des Virus nachgewiesen, das aus dem Biomolekül Ribonukleinsäure (RNA) besteht. Die wenigen Virus-RNA-Moleküle werden zunächst in DNA umgeschrieben und dann durch die PCR in zahlreichen Kopierzyklen vervielfältigt. Erst auf diese Weise kann die Existenz des Viren-Erbguts in den Proben ermittelt werden.

So manche Feinchemikalie haben Wissenschaftler sich in der Natur abgeschaut. Auch Phenylglycin ist eine Substanz, die von Bakterien hergestellt wird. Allerdings gibt es von ihr zwei spiegelbildliche Formen – L-Phenylglycin und D-Phenylglycin. Ersteres ist das Produkt der Mikroorganismen, letzteres eine medizinisch hoch interessante Verbindung, die jedoch nur auf konventionelle Weise in einem petrochemischen Prozess hergestellt werden kann – bis jetzt.

Die Natur bietet eine große Palette an Wirkstoffen, die für Medizin, Pharma- und Lebensmittelindustrie eine immer wichtigere Rolle spielen. So rücken nach und nach auch Naturstoffe ins Rampenlicht, die wenig populär sind. Die Ferulasäure ist solch ein Kandidat. Sie ist in vielen Pflanzen wie Reis, Dill oder Rosenwurz enthalten und besitzt gesundheitsfördernde Inhaltsstoffe ebenso wie Geschmacksstoffe, die für die Herstellung von Aromen wie Vanillin und den typischen Weizenbiergeschmack relevant sind.

Seit vielen Jahren schaut sich die Medizin so manches Molekül aus der Natur ab, doch meist sind diese Verbindungen so komplex, dass es schwierig ist, sie chemisch nachzubauen. Wenn es doch gelingt, ist die Basis dafür letztlich erdölbasierte Chemie. In der Natur hingegen erzeugen Enzyme diese komplexen Moleküle. Eines davon ist das Enzym AmbDH3, welches ein Team um Frank Hahn nun näher untersucht hat und das in Bakterien daran beteiligt ist, Ambruticin zu bilden, ein mutmaßliches Fungizid.