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Arzneimittelforschung Mit Lebewesen aus den Tiefen der Meere gegen den Krebs

Viele Antibiotika kommen gegen aggressive Bakterien nicht mehr an. Am Scripps-Institut in San Diego hoffen Forscher, neue Wirkstoffe in der Tiefsee zu finden.
29.08.2018 - 12:54 Uhr Kommentieren
Wirkstoffe, die sich in der Natur bewährt haben, könnten auch beim Menschen wirken. Quelle: imago/Bluegreen Pictures
Qualle aus der Tiefsee

Wirkstoffe, die sich in der Natur bewährt haben, könnten auch beim Menschen wirken.

(Foto: imago/Bluegreen Pictures)

San Diego Die Sonne spiegelt sich tausendfach auf dem Wasser, eine Brise kühlt die Haut. Während einige Spaziergänger am Strand entlanglaufen, warten Surfer paddelnd auf die perfekte Welle. Doch die drei Männer am Pier haben keinen Blick dafür: Sie schleppen wasserdichte Tonnen mit Taucheranzügen und Messtechnik auf das Motorboot, ein Kran wird es später langsam herunterlassen.

Die Bucht von San Diego bietet eine perfekte Urlaubskulisse – aber auch einen hervorragenden Standort für die Wissenschaft. Das renommierte Scripps-Institut für Meeresforschung hat seinen Sitz direkt an der Pazifikküste. Die Mitarbeiter fahren aufs Meer raus, um neue Greifarme zu testen. Oder sie lassen ein unbemanntes U-Boot fahren, das die Unterwasserlandschaft mit Lasern und Kameras genau vermisst und damit die Daten für detaillierte dreidimensionale Karten liefert.

Dort entscheidet sich vielleicht auch, ob die Menschheit neue Medikamente findet, die Bakterien und Krebsgeschwüre bekämpfen: Lebewesen aus den Tiefen des Meeres liefern Wirkstoffe, die sich in der Natur bewährt haben und daher vielleicht auch beim Menschen wirken. Trotz aller Fortschritte ist die Arbeit in den letzten Jahren immer aufwendiger und teurer geworden.

Das Problem illustriert Bradley Moore mit einem einzigen Diagramm, das ein Beamer hinter ihm an die Wand wirft. Die Balken auf der Querachse seiner Grafik werden immer kleiner. Anders gesagt: Die Zahl der neu zugelassenen Medikamente ist in den vergangenen 20 Jahren stetig gesunken. „Die Entdeckung von Wirkstoffen steckt in der Krise“, sagt der Professor für marine Biotechnologie. Es wird immer aufwendiger und teurer, neue Substanzen zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Und das, obwohl die Methoden immer besser werden.

Das ist dramatisch, nicht nur für die Bilanzen der Pharmakonzerne: So gebe es bald keine wirksamen Antibiotika mehr, weil die Keime Resistenzen entwickeln. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnt bereits vor „einer der größten Bedrohungen für globale Gesundheit, Lebensmittelsicherheit und Entwicklung“. Die Suche nach neuen Medikamenten ist aufwendig. „Die Forschung im Meer kann helfen, die Krise zu überwinden“, sagt Moore.

Bei der Suche nach Medizin hat sich der Mensch schon immer in der Natur bedient. Während die Heiler früher Pflanzen zu Salben verarbeiteten oder Blätter auf Wunden drückten, gewinnen die Forscher heute Wirkstoffe aus Weidenrinde, Schlafmohn oder der pazifischen Eibe – oder sie nutzen diese als Vorbild für Nachahmungen aus dem Labor.

Doch im größten Lebensraum der Erde suchen bislang nur wenige Forscher: „Die Meere bieten eine bemerkenswert große Vielfalt an Leben“, sagt Bradley Moore. 70 Prozent der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, ein großer Teil davon unerforscht, gerade die Tiefsee, in die Menschen nur mit teurer Spezialausrüstung vordringen können.

Algen gegen Krebs, Schnecken gegen Schmerz

Da sind Schwämme und Schnecken, Algen und Quallen, Bakterien und Einzeller. Ein Milliliter Wasser enthält eine Million Kleinstlebewesen, die gleiche Menge Sediment sogar eine Milliarde. Eine enorme Vielfalt. Ihre Vorfahren haben sich über Millionen von Jahren an das Leben im Meer angepasst, teils bei tiefer Dunkelheit, hohem Druck und eisiger Kälte. „Es gibt noch viele Dinge zu entdecken“, sagt Moore.

Wie lohnenswert das sein kann, zeigen einige Beispiele. So entdeckten Mediziner in Cyanobakterien, die wie Algen aussehen, einen Wirkstoff namens Dolastatin 10. Dieser kommt seit Ende der 1980er-Jahre in der Krebstherapie zum Einsatz. Und das Gift, mit dem die Kegelschnecke Fische erlegt, enthält eine chemische Substanz, die Vorbild für äußerst wirksame Schmerzmittel ist.

Das Scripps-Institut zählt zu den ältesten und größten Einrichtungen für die marine Arzneiforschung, der Vorgänger existiert bereits seit 1903. Auch in Deutschland fahren Wissenschaftler aufs Meer, um neue Wirkstoffe zu entwickeln. Zudem fördert die EU das Projekt „Micro B3“ zur Erforschung der Biodiversität in den Ozeanen. Hier geht es nicht nur um Medizin: Mikroorganismen können zum Beispiel auch Plastikmüll zersetzen.

Die Bucht von San Diego ist Ausgangspunkt für viele Forschungsreisen. Die Proben, mit denen die Wissenschaftler arbeiten, stammen allerdings aus einem anderen Teil der Welt. Das Scripps-Institut hat eine Forschungsstation auf dem Palmyra-Atoll südlich von Hawaii, auf halber Strecke von der Westküste der USA zur Ostküste Australiens. Am Korallenriff und in den warmen Lagunen treibt es die Natur besonders bunt.

Ein weiterer Standortvorteil für San Diego: Die Marine der USA betreibt in der Stadt nahe der mexikanischen Grenze seit dem Zweiten Weltkrieg einen großen Stützpunkt. Das Militär unterstützt die Forschung mit hochseetauglichen Schiffen, die auf monatelange Expeditionen fahren können.

Ende der 1960er-Jahre holten Forscher des Scripps-Instituts erstmals Lebewesen aus dem Meer, um darin neue Wirkstoffe zu finden. Seitdem hat sich ihr Werkzeugkasten immer weiter gefüllt – einerseits für die Sammlung von Proben auf hoher See, andererseits für die Verarbeitung im Labor. Ein Beispiel: Während es früher nötig war, Tonnen von Schnecken oder Schwämmen zu sammeln, züchten die Biologen heute Zellkulturen in der Petrischale.

Nun steht der nächste große Sprung an. Die Verbindung aus Biologie und Informatik ermöglicht es, Moleküle am Computer zu entwerfen – und zu untersuchen, wie der Mensch darauf reagiert. Eine Forscherin hat etwa einen Wirkstoff aus Bakterien so verändert, dass er gezielt Malariaparasiten bekämpft. Dafür untersuchte sie am Computer, wie sich die Proteine der Infektionskrankheit an die menschlichen Zellen andocken und wie der Stoff das verhindern könnte.

Auch die genetische Veränderung hilft dabei. „Die Evolution hat uns mit einer bestimmten Menge Chemie ausgestattet“, sagt Moore. „Wir nutzen die Genetik, um sie zu erweitern.“

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