Gesundheit: Süße Rache

Die Stars der modernen Biologie sind die Gene. Und die Proteine. Aber was ist eigentlich mit den Kohlenhydraten? Bisher werden die Zuckermoleküle nicht so richtig ernst genommen, sieht man einmal von ihrer Bedeutung für unsere Ernährung ab.

Der Deutsche Peter Seeberger (37), Chemiker an der ETH Zürich, will das ändern. Er ist überzeugt, dass Kohlenhydrate unterschätzt werden. „Kohlenhydrate kommen in verschiedensten Formen auf der Oberfläche menschlicher Zellen vor“, sagt Seeberger. „Sie sind wichtig für die Kommunikation zwischen den Zellen und spielen bei Entzündungen, Infektionen und Krebs eine große Rolle.“

Für den Körper bedeutsame Kohlenhydrate bestehen aus Ketten von Zuckermolekülen. Wie Antennen sitzen sie auf den Zellen. Ihre Montage ist aufwendig: Mehrere Enzyme müssen zusammenarbeiten, um ein Kohlenhydrat fachmännisch zusammenzusetzen. Umso schwieriger war es bisher, die Zuckerketten aufzuschlüsseln oder gar nachzubauen. An dieser Stelle kommt Seeberger ins Spiel. „Es gab schon Automaten, mit denen man Erbinformation oder Aminosäuren zusammensetzen konnte. Ich fragte mich: warum klappt das nicht auch mit Zuckern?“

Gesagt, getan. Seeberger, zu jener Zeit Assistenzprofessor am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge/USA, konstruierte auf der Basis eines Protein-Synthetisierers – eines Automaten, der Aminosäuren zu Peptidketten zusammenbaut – eine Maschine, die Mehrfachzucker nach Plan herstellen konnte. Ein Schritt, der in einigen Jahren vielleicht einmal als der entscheidende Durchbruch für die „Zuckerbiologie“ angesehen wird. „Kohlenhydrate, für deren Herstellung wir bisher Jahre brauchten, können wir nun in wenigen Tagen zusammenbauen“, schwärmt Seeberger.

Kohlenhydrate nach Maß – dieser Fortschritt machte in der Fachwelt Furore und brachte Seeberger bereits etliche Ehrungen ein. Und nun auch den Otto- Klung-Weberbank-Preis 2004. Mit dieser Auszeichnung der Otto-Klung-Stiftung an der Freien Universität Berlin und der Fördergesellschaft der Weberbank werden deutsche Nachwuchsphysiker oder -chemiker geehrt. Der Preis ist mir 25000 Euro dotiert.

„500 Mal schneller als die herkömmliche Kohlenhydrat-Synthese“ sei sein Automat, sagt der frisch gebackene Preisträger. Wie wichtig die Zeit in diesem Fall ist, untermauert der Chemiker mit einer brutalen Zahl: „Alle 30 Sekunden stirbt in Afrika ein Kind an Malaria.“ Seebergers Ziel: Ein Impfstoff gegen den Killer, dem jedes Jahr mehr als eine Million Menschen zum Opfer fallen. Ein Impfstoff auf Kohlenhydratbasis, hergestellt mit seinem Synthesegerät.

Bisher sind alle Versuche gescheitert, den Malaria-Parasiten Plasmodium falciparum mit einem Impfstoff in die Schranken zu weisen. Impfstoffe basieren üblicherweise auf Eiweiß-Bestandteilen des Krankheitserregers.

Mit diesen Antigenen soll die Körperabwehr aufgestachelt werden. Aber das gelingt nicht bei jeder Mikrobe. Viele verstehen es, der Körperpolizei erneut durch die Lappen zu gehen, indem sie sich genetisch verändern. Dadurch verändern sich auch die Eiweißmoleküle des Krankheitserregers. Er wird unsichtbar für die Körperabwehr.

Bei den Zuckerketten sieht das schon anders aus. Sie können von den Mikroben nicht so einfach verändert werden. Zudem benötigen viele Parasiten Kohlenhydrate, um den Wirt zu übertölpeln. Andererseits ist unser Immunsystem darauf gedrillt, gegen feindliche Eiweißmoleküle zu reagieren, nicht gegen Zucker. Deshalb müssen Kohlenhydrat-Impfstoffe eine Proteingrundlage besitzen.

Seeberger entwickelt den Malaria- Impfstoff zusammen mit dem Immunforscher Louis Schofield vom Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research in Melbourne, Australien. Schofield entdeckte in den späten 1980er Jahren einen zuckerhaltigen Giftstoff, der offenbar die Ursache für schwere Malaria- Komplikationen ist, zum Beispiel für eine meist tödliche Hirnentzündung.

Die Forscher verfolgen also nicht unbedingt das Ziel, die Parasiten aus dem Blut des Patienten zu vertreiben. Aber dann, wenn sich der Erreger aus seinem Versteck, den roten Blutkörperchen, herauswagt, soll er bekämpft werden. Tierversuche verliefen ermutigend. Jetzt sind erste Tests des Impfstoffs an Freiwilligen in Berlin und Basel geplant.

Noch ist der Weg zum Sieg über die Malaria weit. Aber Seeberger hat mit seinem Kohlenhydrat-„Synthesizer“ bewiesen, dass er Ideen in die Tat umsetzen kann.

Seit 2003 ist Seeberger wieder in Europa. Aber der Abschied vom MIT, der bedeutendsten Technischen Hochschule der Welt, ist ihm nicht leicht gefallen. Dennoch behält Seeberger ein Standbein in Amerika, hat er doch am Burnham-Institut in La Jolla, Kalifornien, noch eine Professur inne und zudem eine kleine Firma in Massachusetts, die seinen Zucker-Synthetisierer vermarktet. Doch wer den Kampf gegen die Malaria aufnimmt, muss ohnehin global denken.