10.08.2018

Medikamente aus der Natur

Antibiotika aus Pflanzen oder antivirale Pillen aus Algen? Für Thomas Magauer sind das keine Utopien. Der Chemiker forscht daran, wie sich heilende Naturstoffe im Labor künstlich nachbauen und für Medikamente verwenden lassen.

Mutter Natur ist immer noch das beste Vorbild. Davon ist auch Thomas Magauer überzeugt. Der junge Universitätsprofessor für Organische Chemie an der Universität Innsbruck arbeitet daher mit seiner Forschungsgruppe daran, biologisch aktive Naturstoffe im Labor herzustellen. So kommen beispielsweise in Pilzen bestimmte Antibiotika vor. Diese sind für den Einsatz in der Medizin gut geeignet, können aber auf natürlichem Wege nicht in ausreichender Menge gewonnen werden. Ein Dilemma. Die künstliche Herstellung kann hier einen Ausweg bieten.

Und das scheint auch dringend nötig. „Antibiotika werden leider viel zu oft leichtsinnig verschrieben. Das hat in den letzten Jahren zu zahlreichen Resistenzen geführt“, erklärt Magauer. „Die Suche nach neuen Antibiotika ist daher von großer Bedeutung“, so der 35-jährige Forscher, der in diesem Jahr in die Junge Akademie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) aufgenommen wurde. Im Interview erzählt Magauer, wie er Natur und Labor in seiner Forschung zusammenführt und warum er Misserfolge nicht als Scheitern sondern als Chance sieht.  

Sie versuchen Medikamente herzustellen, und zwar mit ähnlichen Stoffen, die in der Natur vorkommen. Warum können diese Stoffe nicht einfach direkt von Pflanzen extrahiert werden? 

Thomas Magauer: Viele in der Natur vorkommende Organismen, wie zum Beispiel Pflanzen, Pilze oder Algen, produzieren ganz bestimmte Moleküle, sogenannte Naturstoffe. Viele dieser Naturstoffe besitzen interessante bzw. wichtige biologische Aktivitäten, sind etwa antibiotisch oder antiviral. Oftmals produzieren diese Organismen die Naturstoffe jedoch nur in winzigen Mengen – wir versuchen die Naturstoffe in ausreichend großen Mengen im Labor herzustellen, sie zu modifizieren und ihre biologische Aktivität zu optimieren.

An welchem Medikament arbeiten Sie gerade?

Magauer: Der Weg zu einem Medikament ist sehr langwierig und äußerst schwierig. Derzeit versuchen wir zum Beispiel Naturstoffe herzustellen, die als Leitstrukturen – man könnte auch sagen: Vorlage oder Prototyp – für neuartige Antibiotika und/oder Chemotherapeutika dienen könnten. Antibiotika werden leider viel zu oft leichtsinnig verschrieben. Das hat in den letzten Jahren zu zahlreichen Resistenzen geführt und es gibt vermehrt tödliche Fälle aufgrund bakterieller Infektionen. Die Suche nach neuartigen Antibiotika ist daher von großer Bedeutung, auch wenn vor allem Ärzte (und zwar Human- und Tiermediziner/innen) sowie Patient/innen ein größeres Bewusstsein für diese Problematik entwickeln müssen. Krebs ist weiterhin in den meisten Fällen nicht heilbar. Hier eine Lösung zu finden, ist ein Traum von vielen Wissenschaftler/innen. Naturstoffe haben viel Potenzial in diesen Bereichen, vor allem wenn man bedenkt, dass der Großteil der Naturstoffe nicht einmal bekannt ist.

Sind solche „natürlichen“ Medikamente gesünder? Oder ist das ein klassischer Fehlschluss?

Magauer: Das hängt davon ab, ob schlussendlich der reine Naturstoff eingesetzt werden kann oder eine Modifikation davon. Per se kann nicht gesagt werden, dass Naturstoffe unbedingt “gesünder” sein müssen. Die Herstellung macht nicht den Unterschied. Die Reinheit muss schlussendlich in beiden Fällen, also der Herstellung im Labor oder der Isolation aus der Natur, gewährleistet werden. Der Naturstoff, sprich das Molekül, ist identisch.

Wie gehen Sie bei Ihren Forschungen vor?

Magauer: Einerseits müssen wir auf dem Weg bis zum fertigen Naturstoff sehr viele Zwischenmoleküle charakterisieren. Das erfolgt über diverse spektroskopische Methoden. Die exzellente Ausstattung in diesem Bereich ist essentiell, um schnelle Analysen zu ermöglichen und um mit Sicherheit die Struktur bzw. Zusammensetzung der vermeintlichen Moleküle zu validieren. Mit Pflanzen arbeiten wir nicht direkt. Es gibt eigene Forschungsgruppen, die sich ausschließlich mit der Isolierung und Charakterisierung von Naturstoffen aus Pflanzen und anderen Organismen beschäftigen. Aktuell untersuchte Naturstoffe in meiner Gruppe stammen von Pflanzenblättern, marinen Bakterien und Schwämmen.

Sie sagten einmal, dass Sie mit vielen Misserfolgen konfrontiert sind. Wieso das?

Magauer: Nicht selten gibt es kurz vor Fertigstellung der Synthese böse Überraschungen und man sieht sich gezwungen wieder von vorne zu beginnen. Die Naturstoffsynthese konfrontiert den Studierenden mit viel Misserfolg – viele vermeintlich geniale Ideen scheitern. Man muss lernen, mit diesen Rückschlägen umzugehen, die Gründe für das Scheitern herausfinden und passende Lösungen finden. Trotz zahlreicher Rückschläge im Laufe eines Projektes ist es immer wieder umso schöner, wenn die Realisierung schlussendlich gelingt. Den Misserfolg sehe ich als Chance, Neuland zu entdecken und die wissenschaftliche Disziplin nach vorne zu bringen.

Was bereitet Ihnen denn bei Ihrer derzeitigen Forschung die größten Schwierigkeiten?

Magauer: Die größten Schwierigkeiten liegen darin, dass man viele Dinge nicht vorhersagen kann. Entwickelte Strategien schauen auf dem Papier gut aus. In der Praxis ist die Umsetzung oftmals wesentlich komplexer. Wir arbeiten mit Molekülen, die bisher noch nie hergestellt wurden. Je komplexer diese Moleküle werden, desto schwieriger wird es etwaige unerwünschte Reaktionen, das heißt Umwandlungen einzelner Einheiten des Moleküls, vorherzusagen.

Was macht ihre Forschung mit Naturstoffen so wichtig?

Magauer: Wir realisieren einen künstlichen Zugang zu Naturstoffen und erschaffen neuartige Moleküle. Kaum eine andere Disziplin kann das. Unsere ausgewählten Naturstoffe konnten bisher noch nie im Labor hergestellt werden – das ermöglicht erstmals Studien, welche spannende und essentielle Einblicke in die biologische Aktivität und die Stabilität dieser Naturstoffe liefern. Im Zuge unserer Projekte entwickeln wir auch neue Methoden, um die gewünschten Naturstoffe schneller, effizienter und ressourcenschonender herstellen zu können. Vor 30 Jahren hat man für Naturstoff XYZ noch 30 Arbeitsschritte benötigt. Mit modernen Methoden kann heutzutage die Zahl auf unter 15 Schritte reduziert werden. Wir konkurrieren also mit Mutter Natur. Ziel ist es, besser als die Natur zu sein, was eine sehr schwierige Aufgabe ist. Das wäre für die Menschheit aber ein großer Fortschritt.