Marine Wirkstoffforschung

Wirkstoffe aus Algen gegen Hautkrebs und Infektionen

Die Entwicklung von marinen Wirkstoffen ist meist langwierig und kostspielig. Doch sie besitzen ein viermal höheres Potenzial als andere Verbindungen. Forscher des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung haben nun neue bioaktive Bestandteile des Blasentangs gegen Infektionen und Hautkrebs entdeckt.

Wirkstoff Hautkrebs Blasentang

Der in der Kieler Förder vorkommende Blasentang besitzt Wirkstoffe gegen MRSA. | Larissa Büdenbender

Meeresorganismen besitzen einen unschätzbaren Wert als Grundlage für neue Medikamente. Zwölf hieraus entwickelte Medikamente gibt es bereits auf dem Markt. Doch der riskante, kostspielige sowie langwierige Weg stellt eine Hürde im Entwicklungsprozess dieser Wirkstoffe dar. Doch mit neuesten Methoden haben die Forscher des GEOMAR nun neue Wirkstoffe gegen Hautkrebs und Infektionen gefunden.

Mithilfe computergestützter automatisierter Ansätze der Bio- und Chemieinformatik fand die Gruppe um Prof. Dr. Deniz Tasdemir, Leiterin der Forschungseinheit Marine Naturstoffchemie am GEOMAR, nach einjähriger Untersuchung einen Wirkstoff in der Braunalge Fucus vesiculosus (Blasentang), die in der Kieler Förde vorkommt. Dieser Wirkstoff soll unter anderem das Wachstum des pathogenen Bakteriums Methicillin-resistenter Staphylococus aureus (MRSA) hemmen.

Staphylokokken-Kolonien

Ein internationales Forscherteam hat erstmals die Evolution und Verbreitungswege eines speziellen Stammes von Methicillin-resistenten Staphylococcus aureus (MRSA) im Detail analysiert. Der sogenannte „Bengal Bay“-Klon vereint eine besondere Virulenz und das Potential zur weltweiten Ausbreitung mit der Multiresistenz von Krankenhauskeimen.

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Die entdeckte Verbindung dient der Alge selbst zum Schutz vor Mikroorganismen im Meer und nimmt eine lebenswichtige Aufgabe ein. Solche Moleküle zeigen häufig auch Aktivitäten gegen menschliche Krankheitserreger, wie in diesem Fall gegen MRSA. Da der Blasentang essbar ist, ist es möglich, dass er auch als Nahrungsergänzungsmittel oder zum Schutz von Lebensmitteln eingesetzt werden kann.

Wirkstoff gegen Hautkrebs

Wirkstoff Hautkrebs Bicheng Fan

Neben der Alge selbst sind auch die mit ihr in Symbiose lebenden Pilze eine Quelle in der Wirkstoffforschung. Bicheng Fan (s. Bild), Doktorand bei Prof. Tasdemir, isolierte mehr als 120 symbiotische Pilze des Tangs. Bei näherer Untersuchung der Pilzgattung Pyrenochaetopsis sp. entdeckte er, dass der Pilz Hautkrebszellen effizient abtötet, aber gegenüber normalen Hautzellen eine geringe Toxizität zeigt. Er kann somit eine weiteren natürlichen Wirkstoff im Kampf gegen Hautkrebs liefern. Es ist bisher erst die zweite Studie zu dieser noch unerforschten Pilzgattung.

Sowohl die Braunalge als auch deren Pilz konnten mithilfe auf Algorithmen basierender Chemo- und Bioinformatik untersucht werden. Während klassische Verfahren drei bis vier Jahre in Anspruch nehmen, beschleunigt dieses Verfahren den Prozess auf einige Monate. „Die Natur ist die Quelle von mehr als der Hälfte aller modernen Medikamente, die wir heute verwenden. Der Zugang zu den revolutionären Genomik-, Bioinformatik- und maschinellen Lernwerkzeugen ermöglicht in bisher nicht dagewesener Weise neue und schnelle Entdeckungen mariner Wirkstoffe sowie effizientere Analysen für eine spätere Arzneimittelentwicklung mit Industriepartnern“, resümiert Prof. Tasdemir abschließend die Vorteile der neuen Prozesse.

 

Literatur:

Buedenbender, L., Astone, F.A., Tasdemir, D.,2020: Bioactive molecular networking for mapping the antimicrobial constituents of the Baltic brown alga Fucus vesiculosus. Marine Drugs, 18, 311, DOI: 10.3390/md18060311.

Fan, B., Dewapriya, P., Li, F., Blümel M., Tasdemir, D., 2020: Pyrenosetins A-C, new decalinoylspirotetramic acid derivatives isolated by bioactivity-based molecular networking from the seaweed-derived fungus Pyrenochaetopsis sp. FVE-001. Marine Drugs, 18, 47, DOI: 10.3390/md18010047.

 

Quelle: GEOMAR, Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, Kiel