Medikamente aus Krabbenschalen

Aus dem Chitin-Panzer von Krustentieren können Trichoderma-Pilze wichtige Chemikalien für die Arzneimittelerzeugung herstellen. Quelle: TU Wien / Creative Commons: Hans Hillewaert. Lizenz: CC 3.0 (idw)

Schimmelpilze sind normalerweise eher kein Grund zur Freude – doch nun können sie als „chemische Fabriken“ eingesetzt werden: An der Technischen Universität Wien gelang es, Gene von Bakterien in Pilze der Gattung Trichoderma einzubringen, sodass die Pilze nun in der Lage sind, wichtige Chemikalien für die Arzneimittelerzeugung herzustellen. Der Rohstoff, den die Pilze dafür brauchen, ist reichlich vorhanden: Chitin, aus dem zum Beispiel die Panzer von Krustentieren aufgebaut sind. Die neue Methode konnte bereits zum Patent angemeldet werden.

Bei viralen Infekten wie etwa der Influenza werden häufig Virustatika eingesetzt, die eine Verbreitung des Virus im Organismus verhindern sollen. Diese Medikamente sind oft Derivate der N-Acetylneuraminsäure (kurz: NANA), die heute aus natürlichen Ressourcen gewonnen oder chemisch hergestellt wird – allerdings ist NANA fünfzig mal teurer als Gold: Die Chemikalie kostet etwa 2000 Euro pro Gramm. Ein Forschungsteam der TU Wien, geleitet von der Biotechnologin Astrid Mach-Aigner, machte sich daher auf die Suche nach einer neuen umweltfreundlichen Herstellungsmethode für NANA, und dieses Ziel wurde nun erreicht.

Entscheidend dafür war das umfangreiche Wissen über die Genetik der Trichoderma-Pilze, das man am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien schon seit Jahren gesammelt hatte. Neben einem Team dieses Instituts (R. Gorsche, A. Mach-Aigner, R. Mach, M. Steiger) war auch das Institut für Angewandte Synthesechemie (M. Mihovilovic) und das Institut für Chemische Technologien und Analytik (E. Rosenberg) an dem durch den FWF geförderten Projekt beteiligt.

Bakterien-Gene für den Schimmelpilz

Der Schimmelpilz Trichoderma ist weit verbreitet: Er kommt in Böden, Wald und Wiesen vor. „Wir wussten, dass Trichoderma Chitin abbauen kann – genau das macht der Pilz im Boden mit Chitin“, erklärt Astrid Mach-Aigner. Dadurch war Trichoderma ein vielversprechender Kandidat für das Forschungsprojekt. Um den Pilz allerdings dazu zu bringen, das gewünschte chemische Endprodukt zu erzeugen, musste man ihm noch Gene einbauen, die in Bakterien vorkommen. „Normalerweise baut Trichoderma das Chitin zu monomeren Aminozuckern ab“, sagt Mach-Aigner. Durch die neuen Gene kommt es nun zu zwei weiteren chemischen Reaktionsschritten – und am Ende entsteht der gewünschte Arzneimittelrohstoff N-Acetylneuraminsäure.

Chitin als Bio-Rohstoff

Chitin ist nach Zellulose der zweithäufigste Bio-Polymer der Erde. Er kommt in Panzern von Krebsen und Insekten, aber auch in Schnecken und Kopffüßern sowie in der Zellwand von Pilzen vor. Man schätzt, dass allein im Meer jährlich zehn Milliarden Tonnen Chitin gebildet werden – einige hundert mal mehr als das Körpergewicht der gesamten Menschheit. Chitin ist also ein nachhaltiger nachwachsender Rohstoff für chemische Syntheseprozesse.

Der neu entwickelte Trichoderma-Stamm kann nun in Bio-Reaktoren kultiviert werden und dort Chitin in die wertvolle Säure umwandeln. Das Verfahren wurde von der TU Wien bereits patentiert und soll nun für eine billigere und umweltfreundliche Produktion von pharmakologischen Substanzen im industriellen Maßstab eingesetzt werden.

Quelle: Technische Universität Wien (idw)