Tiergifte in der Medizin - Dem Anwenden muss das Erkennen vorausgehen

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16.04.2014
von Birk Grüling | Klett MINT | #mintmagazin

Tiergifte in der Medizin - Dem Anwenden muss das Erkennen vorausgehen

Ihr Gift macht Kegelschnecken, Skorpione und Schlangen zu gefürchteten Räubern. Doch genau in diesen Giften hoffen Forscher neue Wirkstoffe gegen chronische Schmerzen und schwere Krankheiten zu finden.

Kegelschnecken sind ruhige Zeitgenossen, die sich gemächlich den Meeresboden entlang bewegen. Trotzdem ernähren sie sich vor allem von wendigen Fischen. Für ihre Jagd nutzen die Schnecken eine Art Harpune. Blitzschnell verschießen sie die Pfeile, die wirksames Gift enthalten. Innerhalb weniger Sekunden setzt eine Lähmung der Beute ein. Für den Aufbau und die Wirkung des Giftes interessiert sich Alesia Tietze seit ihrer Studienzeit. »Der Giftcocktail von Kegelschnecken ist komplex. Er besteht aus über 200 Substanzen mit verschiedenen Wirkungen«, erklärt die Chemikerin von der TU Darmstadt. Bei manchen Fischen sorgt das Gift für einen Kollaps des Nervensystems und macht sie bewegungsunfähig. Andere schütteln sich vor Krämpfen. Forscher sehen im Gift der Kegelschnecken nicht nur verhaltensbiologische Hintergründe, sondern vermuten darin Wirkstoffe, die Menschen helfen könnten, beispielsweise beim Kampf gegen chronische Schmerzen oder schwere Krankheiten wie Krebs. Während ihrer Doktorarbeit arbeitete Tietze an einem Bestandteil des Giftes, der den Herzschlag verlangsamt. Potentielle Anwendungsgebiete gibt es dafür einige, von der Behandlung von Herzleiden bis hin zum Einsatz bei Operationen. Mit dem Wirkstoff Ziconotid ist ein starkes Schmerzmittel bereits auf dem Markt, das Teilen des Kegelschnecken- Giftes im Aufbau gleicht. Der Weg von der Schnecke zu einem neuen Medikament ist sehr aufwendig, wie der Blick in die Praxis zeigt.

An der University of Hawaii erforscht Jon Paul Bingham seit über 20 Jahren das Gift der Kegelschnecke. In einer Unterwasserfarm vor der Küste werden die tödlichen Schnecken dafür gezüchtet. »Wir holen die Schnecken regelmäßig ins Labor, um sie zu melken und ihre Gifte zu analysieren«, erklärt er. Eine aufwendige Angelegenheit: Mit einem Fisch wird das Tier solange gereizt, bis es seinen tödlichen Pfeil verschießt. Die Kegelschnecken sind ziemliche Blindschleichen. So  landet die Harpune mit etwas Geschickim Probenröhrchen und muss nur noch mit der Schere vom Körper der Schnecke getrennt werden. Ganz ungefährlich ist das nicht. »Wenn mich die Schnecke erwischt, könnte ich sterben. Dafür reicht schon ein winziger Tropfen des Giftes«, sagt der Molekularbiologe.

Mit modernster Technik suchen die Forscher das Gift gezielt nach interessanten Wirkstoffen ab. Diese bestehen aus unterschiedlich langen Molekülketten. »Gerade bei der Kegelschnecke ist das schwer. Viele Molekülketten ähneln sich«, erklärt Tietze. Mit Hilfe eines Massenspektrometers werden die Ketten in Einzelteile zerlegt und nach Gewicht geordnet. Durch die Unterschiede im Gewicht lassen sich die einzelnen Aminosäure- Bauteile bestimmen. Die richtige Kombination der Wirkstoffe zu finden, gleicht einem Puzzle. Ein weiterer Ansatz ist die Analyse der RNA-Moleküle in den Giftdrüsen der Tiere. Sie enthalten quasi die Bauanleitung für die Gifte. Aufwendig werden diese Rezepte aus den Tieren isoliert und in wochenlanger Kleinarbeit analysiert. Ohne viel Geduld und Wissensdurst ist eine solche Aufgabe nicht zu bewältigen. Nach der Strukturanalyse folgt die Untersuchung der Wirkung auf tierische Zellen unter dem Mikroskop.

»Wir versuchen herauszufinden, welche Stoffe wie mit dem Körper interagieren. Dazu wird zum Beispiel der Stromfluss an den Ionenkanälen gemessen«, sagt Enrico Leipold vom Lehrstuhl für Biophysik an der Universität Jena. Beispielsweise kann das Kegelschneckengift die Kommunikation zwischen den Zellen blockieren. Forscher vermuten genau darin den Schlüssel zu einer neuen Generation von Schmerzmitteln, sehr effektiv, aber ohne große Nebenwirkungen.

Die Entdeckung und genaue Analyse eines Wirkstoffs ist nur ein kleiner Schritt in Richtung eines neuen Medikaments. In der Grundlagenforschung gilt nicht umsonst: Dem Anwenden muss das Erkennen vorausgehen. »Für die medizinische Anwendung müssen wir die Strukturen und Wirkungsweisen der Gifte in Gänze verstehen, auch um die Eigenschaften vielleicht noch zu verbessern«, sagt Leipold. Häufig dient der Naturstoff nur als Ausgangsbasis und Leitsubstanz. Im Labor wird noch an der Wirksamkeit und Nebenwirkungsarmut geschraubt. Viele Gifte zeigen im frühen Stadium der Forschung gute Ergebnisse, eine Erfolgsgarantie ist das allerdings nicht. Zuletzt scheiterten Wissenschaftler an dem

Versuch, aus den Schlangengiftbestandteilen Alfimeprase und Ancrod Medikamente zu entwickeln. Auch Epibatidin, das Gift der Pfeilgiftfrösche, lässt sich, anders als lange angenommen, nicht als Schmerzmittel nutzen. Potential für bahnbrechende neue Anwendungsmöglichkeiten und Medikamente aus Tiergiften gibt es aber genug. Weltweit leben rund 170.000 giftige Tierarten, jedes Gift enthält über 200 verschiedene Wirkstoffe – das macht über 40 Millionen Substanzen, die es zu untersuchen gilt. »Vielleicht schlummert irgendwo in der Kegelschnecke der Schlüssel zur Heilung von Alzheimer oder Krebs«, sagt Bingham.

 

Medikamente aus Tiergiften

Krebstherapie:
Der Wirkstoff Eribulin ist ein synthetischer Nachbau eines Molekülteils von Halichondrin B aus einem Tiefseeschwamm. Es wird in der Brustkrebstherapie eingesetzt.

Herzerkrankungen:
Der Wirkstoff Eptifibatid wird chemisch hergestellt und ähnelt dem Gift der Klapperschlange. Das Medikament dient zur Vorbeugung eines Herzinfarkts.

Diabetes Typ 2:
Der Wirkstoff Exenatid wird synthetisch hergestellt und gleicht einem Bestandteil des Giftes der Gila-Krustenechse. Der Wirkstoff dient zur Blutzucker-Regulierung bei Patienten mit Diabetes Typ 2.

 

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