Der nur wenige Millimeter große Bücherskorpion (Chelifer cancroides) ist in Mitteleuropa der bekannteste Vertreter der Ordnung der Spinnentiere, der Pseudoskorpione. In Wohnräumen macht er Jagd auf Hausstaubmilben, Rindenläuse und Staubläuse. Auch in Bienenstöcken vernichtet er Ungeziefer. Dabei nutzt er oft sein Gift.
Hessische Forscher haben die Bestandteile dieses Giftes erstmals umfassend charakterisiert – und Moleküle entdeckt, die stark gegen sogenannte Krankenhauskeime wirken. Die Ergebnisse könnten künftig helfen, schwer behandelbare Infektionskrankheiten zu bekämpfen.
Obwohl sie eine vielfältige Gruppe der Spinnentiere mit weltweit etwa 3.000 Arten darstellen, sind Pseudoskorpione – im Gegensatz zu Skorpionen – als giftige Tiere wenig bekannt und kaum untersucht. Mit ihren im Verhältnis zum Körper langen Krallen ähneln sie ihren größeren Verwandten, auch wenn ihr Hinterleib nicht geteilt ist und sie keinen giftigen Stachel besitzen.
Aufgrund ihrer geringen Größe von nur 1 bis 7 Millimetern ist es jedoch schwierig, ihr Gift zu analysieren, das sie ihrer Beute über Giftdrüsen an ihren Krallen injizieren.
Einem Team hessischer Forscher vom LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) und weiteren Einrichtungen ist es nun erstmals gelungen, alle bekannten Mitglieder einer Familie von Toxinen aus dem Bücherskorpion (Chelifer cancroides) künstlich herzustellen und ihre Aktivität zu untersuchen.
Dabei entdeckten die Wissenschaftler eine überraschend starke Wirkung gegen einen bekannten Krankenhauskeim namens Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA). Staphylokokken sind weit verbreitete Bakterien, die Haut und Schleimhäute besiedeln.
Das Besondere an den MRSA-Varianten ist, dass sie gegen das Antibiotikum Methicillin resistent sind und deshalb beim Menschen schwer behandelbare Infektionen auslösen, auch nach Operationen.
Die untersuchte Toxinfamilie war in einer vorangegangenen Studie zur Entschlüsselung des Giftcocktails des Bücherskorpions neu entdeckt und auf den Namen „Checacine“ getauft worden. Um schnell und effizient mehr über die Wirkungsweise dieser bislang unbekannten Giftklasse herauszufinden, testeten verschiedene Arbeitsgruppen des LOEWE-Zentrums TBG parallel die Aktivität der Toxine gegen Tumorbildung, Bakterien und Entzündungen.
Die Untersuchungen wurden am Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie (ITMP) in Frankfurt, an der Goethe-Universität Frankfurt und am Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, Institutsteil Bioressourcen (IME-BR) in Gießen durchgeführt. Die Studie wurde veröffentlicht im Journal iWissenschaft.
Bevor eine pharmakologische Anwendung möglich ist, müssen allerdings noch weitere Hürden genommen werden. „Unsere Daten zeigen, dass die Checacine leider auch eine gewisse Toxizität für menschliche Zellen besitzen und möglicherweise selbst Entzündungsreaktionen auslösen könnten.“
„Daher müssen wir ihre Struktur und damit ihre Wirkung noch durch biotechnologische Verfahren optimieren, wie dies auch bei anderen Wirkstoffen der Fall ist“, erklärt Co-Erstautor der Studie, Dr. Pelin Erkoc.
Dr. Erkoc ist ein TBG-Wissenschaftler, der während der Analysen am Institut für Pharmazeutische Biologie der Goethe-Universität Frankfurt arbeitete.
„Das Potenzial dieser Verbindungen ist jedoch bereits jetzt deutlich. Es wird prognostiziert, dass antibiotikaresistente Infektionen in den kommenden Jahrzehnten weltweit die häufigste krankheitsbedingte Todesursache werden könnten. Daher ist es wichtig, mit ungewöhnlichen Ideen nach neuen Lösungen zu suchen“, ergänzt Dr. Michael Marner, Postdoktorand am Fraunhofer IME-BR und Co-Autor der Studie.
„Tiergifte sind eine wahre Fundgrube an potenziellen Wirkstoffkandidaten, allerdings ist bislang nur ein kleiner Teil davon untersucht“, betont Studienleiter Dr. Tim Lüddecke, Leiter der Nachwuchsgruppe Animal Venomics am Fraunhofer IME-BR und der Justus-Liebig-Universität Gießen sowie Mitglied des LOEWE-Zentrums TBG.
„In meiner Gruppe haben wir moderne systembiologische und biotechnologische Methoden entwickelt, um sehr kleine, schwer zu analysierende giftige Tiere zu untersuchen. Dabei konzentrieren wir uns insbesondere auf Spinnentiere. Sie sind die Meisterchemiker unter den giftigen Tieren – ihre Gifte sind besonders komplex und pharmakologisch vielversprechend.
„Unsere neuen Ergebnisse zu den Checacinen zeigen, wie lohnenswert es ist, einen genaueren Blick in das unbekannte Universum der Gifte kleiner Krabbeltiere zu werfen“, so Lüddecke abschließend.
Mehr Informationen:
Pelin Erkoc et al., Bestimmung des pharmakologischen Potenzials und der biologischen Rolle linearer Pseudoskorpion-Toxine durch funktionelles Profiling, iWissenschaft (2024). DOI: 10.1016/j.isci.2024.110209