Abnehmmedikament aus hochgiftiger Pflanze kann jetzt in Hefe hergestellt werden

In China wird Kindern beigebracht, sich von dieser Pflanze fernzuhalten. Die Pflanze Donnergottrebe (chinesisch: 雷公藤), die in China den Spitznamen „Sieben Schritte zum Tod“ trägt, ist so giftig, dass ein Mensch bereits wenige Schritte nach dem Verzehr den Tod riskiert.

Doch trotz ihrer Tödlichkeit birgt die Donnergott-Ranke (Tripterygium wilfordii) auch für uns Menschen etwas sehr Nützliches. In ihren Wurzeln produziert die Pflanze die Verbindung Celastrol, einen chemischen Wirkstoff mit starken Anti-Adipositas-Eigenschaften.

Experimente mit Mäusen, die sich fettreich ernährten, haben gezeigt, dass die Mäuse, denen Celastrol verabreicht wurde, 45 % weniger an Gewicht zunahmen als die Kontrollgruppe. Experimente mit menschlichen Zellen haben ähnliche Effekte gezeigt.

Die Wirkung beruht darauf, dass Celastrol die Empfindlichkeit des Körpers gegenüber Leptin reaktiviert, einem Hormon, gegen das übergewichtige Menschen resistent werden. Leptin ist eines der Hormone, die den Körper dazu veranlassen, mehr Kalorien zu verbrennen und dadurch das Gewicht zu regulieren.

Wie kommt man an die „gute“ Substanz ohne die damit verbundene Toxizität? Das ist hier die Frage.

„Aus offensichtlichen Gründen kann ein Mensch nicht einfach die Pflanze essen und von der Droge profitieren. Was machen wir also? Das Problem bei der Gewinnung von Celastrol aus der Natur besteht darin, dass es sehr schwierig ist, es von den anderen toxischen Molekülen der Pflanze zu trennen.“ ist voll davon. Bisher gab es keine wirksame Methode, um dies zu erreichen“, sagt Sotirios Kampranis, Professor am Fachbereich Pflanzen- und Umweltwissenschaften.

Hefe als „Ersatzmutter“

Bei der Lösung des Problems suchte das Forschungsteam des Fachbereichs Pflanzen- und Umweltwissenschaften nach einem Weg, den Stoff biotechnologisch herzustellen. Unter der Leitung von Assistenzprofessor Yong Zhao waren die Forscher die ersten, die den Stoffwechselweg mit allen 15 biochemischen Schritten kartierten, die die Pflanze bei der Bildung von Celastrol durchläuft. Diese Schritte müssen unbedingt bekannt sein, um die Substanz biosynthetisch wiederherzustellen. Ihre Arbeit wurde veröffentlicht in Naturchemie.

„Wir haben herausgefunden, wie die Pflanze Celastrol bildet, indem wir alle Schritte im Herstellungsprozess ermittelt haben. Das bedeutet, dass wir die Gene und Enzyme, die die Substanz herstellen, in einen anderen Organismus einbringen könnten, der keine giftigen Substanzen produziert. Und das ist es.“ „Mit Hefe haben wir Schluss gemacht“, sagt Yong Zhao.

Den Forschern gelang es, synthetisches Celastrol in einem Tank mit gewöhnlicher Hefe herzustellen, die als Wirtsorganismus diente, in dem die Substanz produziert wurde.

„Stellen Sie sich vor, Sie müssen dem Celastrol-Molekül lediglich Haushaltszucker zuführen, und auf diese Weise erhalten Sie eine Verbindung, die nahezu in reiner Form ohne die toxischen Verbindungen vorliegt, die sonst in der Natur vorkommen. Der Prozess ist einfach und effektiv – es ist nur eine.“ „Es dauert etwa eine Woche, bis das Endprodukt entsteht. Und es findet ohne die giftigen Lösungsmittel oder Katalysatoren statt, die normalerweise bei chemischen Synthesen verwendet werden. Ich glaube, dass hier ein riesiges Potenzial liegt“, sagt Sotirios Kampranis.

Die umweltfreundlichste – und einzige – Methode

Heutzutage werden die meisten Arzneimittel durch Synthese auf Basis von Petrochemikalien auf Erdölbasis hergestellt. Und die traditionellen Wege zur Entwicklung synthetischer Drogen sind eigentlich gar keine Option, wie Yong Zhao erklärt:

„Da das Celastrol-Molekül so komplex ist, gibt es derzeit nur sehr ineffiziente chemische Synthesemethoden, die für die Produktion im großen Maßstab nicht anwendbar sind. Unsere Methode ist also nicht nur eine umweltfreundliche Methode, sondern auch die einzige echte Methode, die es gibt.“

Die Forscher weisen darauf hin, dass Hefe in der Biotech-Industrie weit verbreitet ist, wo man über das nötige Know-how und die Infrastruktur verfügt, um Celastrol in großem Maßstab herzustellen.

„Genau aus diesem Grund haben wir uns für die Verwendung von Hefe als Organismus entschieden. Während Wissenschaftler die Technologie entwickeln, ist es wichtig, dass sie in einer Form vorliegt, die für die Industrie nützlich ist, wo die Technologie weiterentwickelt werden kann, um Produkte herzustellen, die uns helfen können.“ alles“, sagt Sotirios Kampranis.

Der nächste Schritt besteht darin, das Potenzial des Medikaments zur Behandlung von Fettleibigkeit beim Menschen genauer zu untersuchen. Die Forscher gehen davon aus, dass eine mögliche Behandlung entweder mit Celastrol allein oder in Kombination mit anderen Therapien erfolgen kann.

„Man kann sich zum Beispiel eine Behandlung vorstellen, bei der Celastrol mit anderen Medikamenten gegen Fettleibigkeit kombiniert wird, um eine stärkere Wirkung zu erzielen. Denn je mehr Ziele im Körper getroffen werden, desto besser. Tatsächlich sieht man oft einen synergistischen Effekt, wenn mehrere.“ „Es sind gleichzeitig Wirkstoffe im Spiel. Aber hier muss natürlich die Pharmaindustrie übernehmen“, sagt Yong Zhao.

Die Universität Kopenhagen hat die Erfindung zum Patent angemeldet und führt derzeit Gespräche mit potenziellen Partnern über die Kommerzialisierung der Methode.

Wie das Medikament wirkt

Manche Menschen können viel essen, ohne an Gewicht zuzunehmen, weil unser Stoffwechsel weiß, wann wir viel essen, und bestimmte Hormone ausschüttet, die dazu führen, dass wir mehr Kalorien verbrennen. Eines dieser Hormone ist Leptin.

Übergewichtige Menschen entwickeln eine Leptinresistenz aufgrund einer Überproduktion des Hormons, was zu einer Entzündung des Hypothalamus führt. Dadurch erhält der Körper das Signal nicht. Celastrol resensibilisiert den Körper gegenüber Leptin.

Donnergott-Rebe

Die Pflanze, die Donnergottrebe, die auf Lateinisch Tripterygium wilfordii heißt, wird seit Tausenden von Jahren in der traditionellen chinesischen Medizin zur Behandlung von rheumatoider Arthritis und als Verhütungsmittel eingesetzt.

Die Pflanze wächst in den Bergregionen Südchinas, wo lokale Sammler sie ernten. Daher ist es nicht nur äußerst giftig, sondern auch schwer zu finden.

„Die Verbindung wird aus der Pflanzenwurzel gewonnen. Und es dauert mindestens drei Jahre, bis die Pflanze groß genug ist, um geerntet werden zu können. Deshalb muss eine ganze Pflanze geopfert werden, um an das Medikament zu gelangen. Das ist also kein haltbarer Weg.“ Sotirios Kampranis weist darauf hin.