Infektionskrankheiten: Mehr Wirkstoff gegen Malaria
Pünktlich zum Weltmalariatag: Forscher optimieren das Heilkraut, das die bislang beste Arznei gegen die Infektion liefert.
212 Millionen Menschen infizierten sich allein 2016 mit dem Erreger der Malaria, 445.000 starben an den Folgen, schätzt die Weltgesundheitsorganisation. Eines der wirksamsten Medikamente gegen die Erkrankung ist Artemisinin, ein Wirkstoff aus dem Einjährigen Beifuß (Artemisia annua).
Nun hat ein chinesisches Forscherteam das Erbgut des Heilkrauts entziffert und das Wissen sogleich genutzt, um Pflanzen mit höherem Gehalt an Artemisinin zu züchten und den weltweit hohen Bedarf an der Arznei künftig besser bedienen zu können.
Erbgut des Einjährigen Beifuß sequenziert
Derzeit wird die Nachfrage einzig aus Blatt- und Blüten-Extraktionen des Einjährigen Beifuß gedeckt. Allerdings enthalten sie je nach Umweltbedingungen nur etwa 0,1 bis maximal ein Prozent Artemisinin pro Kilogramm Trockengewicht. Zwar gibt es auch einen Weg, den Stoff synthetisch in Hefezellen zu produzieren, denen der Stoffwechselweg mit Techniken der „Synthetischen Biologie“ eingesetzt wurde.
Doch der Preis für das Endprodukt liegt weit über dem landwirtschaftlich erzeugten Artemisinins, so dass sich die synthetische Produktion nicht lohnt. Die Pharmafirma Sanofi will den Betrieb einer Anlage in Italien sogar einstellen.
Mit dem Ziel, mehr über den Stoffwechsel der Pflanze zu erfahren, die Artemisinin hervorbringt, sequenzierte das Forschungsteam um Kexuan Tang von der Jiao Tong University in Shanghai das Erbgut des Einjährigen Beifuß. Es besteht aus 1,7 Milliarden DNS-Bausteinen, etwa halb so viel wie beim Menschen.
Dafür enthält es fast drei Mal so viele Gene, 63.226, schreiben die Forscher im Fachblatt "Molecular Plant". Diese große Zahl kommt auch durch die Gene zustande, die den Stoffwechsel der Terpene regulieren – jene Stoffgruppe, zu der Artemisinin gehört und die auch Eucalyptus, Thymian oder Pfefferminze den typischen Charakter verleihen.
Drei Gene verändert, Produktion des Wirkstoff verdreifacht
Versuche, durch Veränderung einzelner Gene im Terpen-Stoffwechsel den Artemisiningehalt des Beifuß zu erhöhen, hatten bislang nur mäßigen Erfolg. Aufgrund der neuen Genominformationen konnte Tangs Team aber nun gleich drei Gene (HMGR, FPS und DBR2) so verändern, dass sie aktiver sind. Das führte zu einer Verdreifachung des Artemisiningehalts in den Blätter von Artemisia annua auf 3,2 Prozent. Künftig will Tang sogar fünf Prozent erreichen.
„Wir hoffen, dass unsere transgenen Artemisia-Zuchten im nächsten Jahr in großer Zahl angebaut werden und damit die globale Versorgung mit Artemisinin verbessert und der Preis gesenkt werden kann“, sagt Tang.
Sascha Karberg