Synthetische Biologie : Arzneien brauen wie Bier

US-Forscher haben Hefezellen dazu gebracht, ein potenzielles Krebsmedikament zu produzieren.

Christina Smolke (zweite von links) und ihr Team an der Universität Stanford verwandeln Bierhefe in Arzneimittelproduzenten.
Christina Smolke (zweite von links) und ihr Team an der Universität Stanford verwandeln Bierhefe in Arzneimittelproduzenten.Foto: Stanford University/Rod Searcey

Im Sommer 2015 machte Christina Smolke weltweit Schlagzeilen. Die Molekularbiologin von der Stanford Universität in Kalifornien hatte nach jahrelanger Forschung und Tüftelei Hefepilze mit Pflanzen- und Bakteriengenen ausgerüstet, sodass sie Opium-ähnliche Stoffe produzieren konnten. Statt über die Vorteile für die Herstellung von Schmerzmitteln wurde aber vor allem über den möglichen Missbrauch der Zellen in Drogenküchen diskutiert. Die Forscherin hatte allerdings eigens untersucht, ob die Zellen in Amateurlabors überhaupt züchtbar sind (Antwort: nein). Nun berichtet Smolkes Team im Fachblatt „PNAS“, dass ihre synthetischen Hefezellen auch den potenziellen Krebswirkstoff Noscapin chemisch zusammenbauen können.

Hefe produziert die Arznei günstiger als Mohn

Bislang wird Noscapin vor allem als Hustenstiller eingesetzt. Es könnte aber in hohen Dosen auch als Alternative zu herkömmlichen Chemotherapien gegen Krebs wirken. Es muss aber bislang zeit- und kostenintensiv aus Mohnpflanzen gewonnen werden, weil es nicht chemisch synthetisiert werden kann.

Smolke bastelte nun in der Bierhefe eine Art Fließband, einen Stoffwechselweg aus 31 Enzymen, zusammen. Dabei übertrug sie Gen-Informationen für diese Enzyme aus Bakterien, Pflanzen und sogar Säugetieren in die Hefe und passte außerdem sechs Gene der Bierhefe so an, dass die Enzyme der verschiedenen Arten zusammenpassten.

Hefezellen wachsen auf Petrischalen genauso wie in großen Fermentern - und können so verändert werden, dass sie dabei auch Krebsarzneien produzieren.
Hefezellen wachsen auf Petrischalen genauso wie in großen Fermentern - und können so verändert werden, dass sie dabei auch...Foto: Rainis Venta/ CC BY-SA 3.0

Anfangs konnten die Forscher nur wenige hundert Nanogramm Noscapin pro Liter ernten. Doch nach Optimierung des Prozesses um den Faktor 18 000 waren es 2,2 Milligramm pro Liter. Das sei zwar immer noch nicht genug für eine industrielle Anwendung, zeige aber, dass sich Hefe prinzipiell für die Arzneimittelproduktion eigne.

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