Empfängnisverhütung ist die Zukunft der Rattenbekämpfung

Forscher der Universität Kopenhagen haben Hefezellen dazu gebracht, Triptolid zu brauen, eine Substanz, die typischerweise aus einer seltenen chinesischen Pflanze gewonnen wird. Ihre Forschung ermöglicht es, Ratten im großen Stil mit der Substanz zu bekämpfen – human und nachhaltig.

Der Vater von Indiana Jones hat bekanntermaßen Angst vor ihnen. Und als Verbreiter des Schwarzen Todes und vieler anderer schrecklicher Krankheiten im Laufe der Geschichte haben sie mehr Menschen terrorisiert als jede menschliche Schreckensherrschaft. Trotzdem boomt ihre Bevölkerung weiter, von Kopenhagen bis Singapur.

Ratten gedeihen überall dort, wo es Menschen gibt. Zusammen mit uns haben sie alle Kontinente außer der Antarktis kolonisiert. Zerstörung und Krankheit folgen ihnen. Doch unser Kampf gegen sie hat sich sowohl als unwirksam erwiesen – teilweise aufgrund von Resistenzen – als auch als gefährlich für Ökosysteme.

Mithilfe von Forschungsergebnissen des Instituts für Pflanzen- und Umweltwissenschaften und des Spin-out-Unternehmens TriptoBIO ist ein amerikanisches Unternehmen namens SenesTech nun bereit, eine effektive und umweltfreundliche Alternative in viel größerem Maßstab zu verbreiten. Und weil das Produkt die Fortpflanzungsfähigkeit von Ratten behindert, anstatt sie zu töten, ist es human.

„Ich scherze ein wenig darüber, dass dies ein ‚erwachtes‘ Produkt ist. Es ist nachhaltig, ethisch für Tiere und sogar stark für die Gleichstellung der Geschlechter, da auch männliche Ratten von dieser Verhütung betroffen sind. Sie werden etwa einen Monat lang unfruchtbar, nachdem sie es konsumiert haben führt zu einem dramatischen Rückgang der Rattenpopulationen“, sagt Johan Andersen-Ranberg vom Department of Plant and Environmental Sciences, einer der Gründer von TriptoBIO.

Eine seltene chinesische Pflanze

Aus einem von der amerikanischen Firma entwickelten Futterautomat werden Ratten zu einer süßen und klebrigen Flüssigkeit gelockt. Zu den Wirkstoffen des süßen Rattenleckers gehört Triptolid, eine Substanz, die die Flüssigkeit zu einer Art Verhütungseintopf für männliche und weibliche Ratten macht.

Die Substanz wird aus Tripterygium wilfordii gewonnen, auch bekannt als Donnergott-Rebe, einer seltenen chinesischen Weinpflanze, die von lokalen Sammlern in den Bergen geerntet wird. Laut Andersen-Ranberg ist die Pflanze nicht nur schwer zu finden und instabil in der Lieferung, sondern produziert auch nur sehr wenig des Wirkstoffs. So wenig, dass sein Gewichtswert fünfzehnmal höher ist als der von Gold.

Nun haben die UCPH-Forscher die für die Substanz verantwortlichen Enzyme und Gene in der Pflanze gefunden, die entsprechende DNA entschlüsselt und in das Erbgut einer Hefe kodiert. Dadurch konnten sie die Substanz viel schneller, stabiler und nicht zuletzt billiger fermentieren und herstellen.

Der Durchbruch war ein glückliches Nebenexperiment

Die Forscher hatten die Idee, dass eine bestimmte Gruppe von Enzymen – Proteine, die bestimmte chemische Reaktionen beschleunigen – hinter der Biosynthese von Triptolid in der Pflanze Tripterygium wilfordii steckt.

Sie begannen, unter den rund 300 Arten von Cytochrom-p450-Enzymen, die in der Pflanze vorkommen, nach den entscheidenden Enzymen zu „fischen“. Aber ihre anfängliche Suche wurde mit entmutigenden Ergebnissen erfüllt. Am Ende war es eine einzigartige Kombination von P450-Enzymen, die zum Erfolg führte.

Mit einer guten Mischung aus wissenschaftlichem Zufall und solidem Pflanzenchemie-Know-how wurden die Schlüsselenzyme zufällig in einem Nebenexperiment entdeckt.

„Nun, es war ein Nebenexperiment, bei dem ich dachte, wir hätten etwas Material übrig, also versuchen wir einfach zu sehen, ob das funktioniert. Wie sich herausstellte, hat die Hauptuntersuchung überhaupt nicht funktioniert. Aber diese kleine Seite Mühe drüben in der Ecke zeigte es einfach alles, was wir zu sehen gehofft hatten. Sobald wir die Schlüsselenzyme hatten, passten die Teile zusammen“, sagt Johan Andersen-Ranberg.

Die Forscher identifizierten schnell die verbleibenden Enzyme, deren Wechselwirkungen für die Biosynthese von Triptolid essentiell sind. Dann nahmen sie die Gene mit dem DNA-Rezept für die Pflanzenenzyme und fügten ihnen das genetische Material einer Hefezelle hinzu, die als selbstreplizierende chemische Fabrik fungiert. Eine biologische Triptolid-Fabrik – oder genauer gesagt eine Brauerei – wurde geschaffen.

„Jetzt können wir Triptolid herstellen, ein bisschen so, wie man Bier braut. Einfach gesagt, wir füttern die Hefe in Tanks mit Zucker und werden am anderen Ende mit dieser wertvollen Substanz belohnt“, erklärt Johan Andersen-Ranberg.

Aktuelle Methoden sind extrem toxisch

Zur Rattenbekämpfung werden heute extrem starke Gifte eingesetzt. Aber Ratten sind schlaue Kreaturen. Wenn ein Gift, auf das eine Ratte trifft, nicht stark genug ist, um sie zu töten, findet das Nagetier schnell heraus, wie es menschlichen Fallen ausweichen kann. Außerdem haben unter anderem in Dänemark viele Ratten Resistenzen gegen mildere Giftvarianten entwickelt.

Die starken Gifte schädigen Ökosysteme und bauen sich sehr langsam ab, oft dauert es ein Jahr, bis ihre Wirkung halbiert ist. Während dieser Zeit können auch Vögel und alle Aasfresser, die die Ratten fressen, tödliche Dosen erhalten und das Gift mit sich in die Wildnis tragen.

Die Behörden kennen diese „extrem toxischen“ aktuellen Mittel, wie die dänische Umweltschutzbehörde sie nennt, lassen sie aber mangels Alternativen zu und weil die Gefahr, die von Ratten ausgeht, als größer eingeschätzt wird.

Obwohl seit dem Schwarzen Tod hier in Europa fast 700 Jahre vergangen sind, gelten Ratten als Überträger von Krankheiten immer noch als Bedrohung für die öffentliche Gesundheit. Anderswo auf der Welt ist das Problem viel größer. Sie sind auch für erhebliche wirtschaftliche Schäden verantwortlich. Ihr Graben kann Abwasserleitungen beschädigen und sogar dazu führen, dass sich das Fundament eines Hauses verschiebt, was sie zu einer Quelle teurer Reparaturschäden macht.

Extrem giftig

Antikoagulantien sind heute die am häufigsten verwendeten Rattengifte. Aber wie die neueren und weniger genutzten Alternativen sind sie extrem giftig und umweltschädlich.

Im Hinblick auf die Zulassung eines neuen Giftes schrieb die dänische Umweltschutzbehörde 2020 über bestehende Rattengifte: „Cholecalciferol ist, wie Antikoagulantien, extrem giftig und im Prinzip in der Umwelt unerwünscht. Aber da gibt es derzeit keine wirksamen Alternativen gegen Nagetiere dürfen sie als Schädlingsbekämpfungsmittel eingesetzt werden, da insbesondere Ratten als ein so ernstes Problem für die öffentliche Gesundheit gelten, dass eine wirksame Bekämpfung erforderlich ist.“

Erst Manhattan, dann die Welt

Die von den Forschern entwickelte Hefe kann so skaliert werden, dass sie genügend Triptolid produziert, sodass selbst ein so globales und allgegenwärtiges Problem wie die Rattenbekämpfung mit TriptoBIO als Lieferant dieser wertvollen Substanz realistisch gelöst werden kann.

„Mit unserer Forschung und der Hefe, die wir jetzt entwickelt haben, können wir die Versorgung sicherstellen und den Preis von Triptolid auf ein Niveau senken, auf dem eine breite Anwendung dieser umweltfreundlichen und ethischen Alternative zur bestehenden Rattenbekämpfung realistisch ist. Das sind wir Sie beginnen in den USA, sind aber optimistisch, den Rest der Welt an Bord zu holen“, sagt Johan Andersen-Ranberg, der fortfährt:

„Am Anfang werden wir wahrscheinlich nur ein paar Kilo der Substanz herstellen. Aber wenn die Rattenbekämpfung mit unserer Substanz so groß wird, wie die Nachfrage uns glauben lässt, werden wir sie tonnenweise produzieren. Und wir werden bereit sein „Darüber hinaus gibt es viele weitere Perspektiven für diese Substanz. Außerdem sind eine Reihe weiterer Projekte in der Entwicklung, in denen Triptolid ein notwendiger Inhaltsstoff ist. Glücklicherweise können wir leicht skalieren“, sagt der Forscher.

Verhütung bei Ratten

ContraPest, das Produkt des amerikanischen Unternehmens SenesTech, enthält zwei Wirkstoffe, die als Verhütungsmittel bei Ratten wirken – 4-Vinylcyclohexendioxid (VCD) und Triptolid.

Beide Inhaltsstoffe schränken die Fruchtbarkeit weiblicher Ratten ein, während insbesondere Triptolid bei männlichen Ratten als Verhütungsmittel wirkt, indem es deren Spermienproduktion beeinträchtigt.

Während das Produkt in den Vereinigten Staaten bereits eingesetzt wird, muss Europa noch etwas warten, da diese Art der Rattenbekämpfung noch den Weg durch die EU-Zulassungsverfahren finden muss.

Die Studie wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.