Bioprospecting: Die Natur als Wirkstofflieferant

Schwefelreiche Lebensräume rund um heisse Tiefseequellen gelten als Hotspots für Organismen, die biologisch aktive Wirkstoffe produzieren. Schwefelreiche Lebensräume rund um heisse Tiefseequellen gelten als Hotspots für Organismen, die biologisch aktive Wirkstoffe produzieren.

Die Pharmazie strebt ständig nach neuen Wirkstoffen und Heilmitteln. Nun werden mittels Hightech-Methoden bakterielle Stoffe aus unwirtlichen Lebensräumen gewonnen, um die Medizin weiterzubringen.

Die Natur wurde bereits seit den frühesten Anfängen der Medizin als Quelle für Heilmittel angezapft. Früher waren es vor allem Pflanzen, die im Interesse der Mediziner standen. Obwohl pflanzliche Wirkstoffe nicht mehr aus dem Alltag wegzudenken sind, rückten in den letzten Jahren vermehrt Kleinstlebewesen wie Pilze und Bakterien in den Fokus der Pharmazeuten. Seit der zufälligen Entdeckung von Penicillin als erstes natürliches Antibiotikum im Jahre 1928 sind diese Organismen ins Zentrum der Suche nach neuen Wirkstoffen gerückt.

Was ist Bioprospecting?

Bioprospecting ist eigentlich nichts anderes als die Suche nach nützlichen Naturprodukten. Alleine in den letzten 40 Jahren wurden so mehr als 15‘000 solcher Naturstoffe entdeckt. Neben den essentiellen Stoffwechselprodukten produzieren viele Lebewesen weitere sekundäre Stoffe, die nicht überlebenswichtig  sind, aber Konkurrenzvorteile bringen. Genau diese Produkte sind das Ziel des Bioprospectings, da sie häufig antimikrobielle oder krebshemmende Wirkung zeigen.

Es wird vermutet, dass insbesondere in Bakterien noch ein riesiges Potential schlummert. Bisher ist es den Wissenschaftlern erst gelungen, einen winzigen Anteil der bekannten Mikroben zu kultivieren, um diese gründlich auf biotechnologische Fähigkeiten zu untersuchen. Nun setzt man viel Hoffnung auf die neuartigen Bioprospecting-Methoden, da es damit auch möglich ist, bisher unbekannte Spezies in die Suche nach neuen Wirkstoffen miteinzubeziehen.

So funktioniert modernes Bioprospecting

Die Technik des Bioprospectings hat sich in den letzten Jahren rapide verändert. Wo früher massenweise Bakterien im Labor gezüchtet wurden, reichen heute einige wenige Zellen aus einer Umweltprobe aus. Die Proben werden oft aus wenig erforschten und zum Teil extremen Bedingungen gewonnen, da dort die Chance auf verheissungsvolle Stoffe besonders hoch ist. Hotspots wie unterirdische Höhlen, die Antarktis oder heisse Tiefseequellen sind besonders begehrt.

 Ausschlaggebend für die Verbesserungen in der Bioprospecting-Methode sind neueste Sequenzierungsmethoden, mit denen Genome innert kürzester Zeit entschlüsselt werden können. Damit kann man unzählige Bakteriengenome aus Umweltproben nach Genen scannen, die möglicherweise für die Produktion von Wirkstoffen zuständig sind. Vielversprechende Gene werden im Labor aktiviert, um herauszufinden, ob das Produkt die erhoffte Wirkung zeigt.

Chancen und Gefahren

So vielversprechend diese neuen Methoden auch klingen mögen, gibt es noch diverse Hindernisse. Meist können nur winzige Mengen der Stoffe isoliert werden, was meist nicht ausreicht, um deren Wirkung genauer zu erforschen. Ausserdem kann die Gewinnung von Mikroorganismen aus natürlichen Habitaten unter Umständen negative Folgen für die Umwelt haben, wenn dies nicht verantwortungsvoll geschieht. Da die meisten Umweltproben für Bioprospecting aus Entwicklungsländern stammen, können auch ethische Konflikte entstehen. Die westliche Wissenschaft darf nicht einfach die natürlichen Ressourcen ausschöpfen, ohne die traditionellen Eigentümer zu entschädigen.

Bioprospecting ist nur dank hoher Biodiversität möglich

Um neue Naturstoffe aufspüren zu können, ist die Biodiversitätserhaltung  unerlässlich. Denn eine hohe Biodiversität bedeutet auch eine hohe funktionelle Vielfalt. Somit werden vielfältigere chemische Stoffe produziert, die für den Mensch potentiell von Nutzen sein können. Ein Grund mehr, um der Biodiversität Sorge zu tragen!

 

Weiterführende Informationen:
Bioprospecting in der Antarktis
Marines Bioprospecting

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