Auf der Suche nach antibiotischen Naturwirkstoffen am Computer

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Wirkstoffe aus der Natur könnten künftig gegen antibiotikaresistente Keime eingesetzt werden. Die Suche steht aber noch am Anfang. Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich haben eine Computermethode entwickelt, die das antibiotische Potenzial von aus der Natur stammenden Wirkstoffen prognostizieren kann. Eine Studie wurde in "Nature Chemistry" präsentiert.

Wirkstoffe entfalten ihre Wirkung an einem bestimmten Zielmolekül, so wie bekanntlich ein "Schlüssel zu einem bestimmten Schloss" passt. Die neu entwickelte Software kann mögliche "Schlösser" für 210.000 bekannte Naturstoffe vorhersagen.

"Natürliche Wirkstoffe sind meist sehr große Moleküle", erklärte Studienleiter Gisbert Schneider. Sie seien chemisch oft nur in langwierigen Prozessen zu synthetisieren, auch ihre Wirkungsweise sei häufig nicht bekannt. Die Software zerlegt deshalb die großen Naturstoffe in kleine Bruchteile und sucht in chemischen Datenbanken nach möglichen Interaktionspartnern. "Indem wir die teils großen Moleküle am Computer in Einzelbausteine zerlegen, finden wir heraus, welche Teile essenziell für die Wirkung sein könnten", erläuterte Schneider.

So ließen sich simplere Moleküle entwerfen, die Chemiker leicht herstellen könnten, anstatt sie mühsam aus der natürlichen Quelle zu isolieren. Tests an einem aus Myxobakterien stammenden Wirkstoff, der das Wachstum von Tumorzellen bremst, bestätigten das. Die Wirkung von Archazolid A glich der eines kleineren Moleküls, der Arachidonsäure.

Die Analyse ist noch nicht perfekt, es haben sich laut den Forschern nicht alle vorgeschlagenen Wechselwirkungen von "Schlüsseln" und "Schlössern" in biochemischen Versuchen bestätigen lassen. Schon jetzt reduziere sich aber mit Hilfe der Software die Zahl der möglichen Kandidaten. Das Modell soll weiter verfeinert werden.