Die Rosafarbene Catharanthe und Vinblastin
Eine chemische Verbindung, die aus einer kleinen blühenden Pflanze gewonnen wird, hilft seit Jahrzehnten im Kampf gegen Krebs. Jetzt, nach einer 60-jährigen Suche, haben die Wissenschaftler endlich herausgefunden, wie dieses medizinisch wichtige Molekül entsteht.
Die Madagaskar Immergrün, oder Rosafarbene Catharanthe, ist eine angenehme kleine Pflanze, die so manchen Garten schmückt. Dieses Angiosperm hat mehr zu bieten, als man auf den ersten Blick sieht – es ist sogar ein Lebensretter.
Seit Jahrzehnten extrahieren Wissenschaftler eifrig eine chemische Verbindung namens Vinblastin aus ihren Blättern. In den 1950er Jahren entdeckten Wissenschaftler in Kanada, dass Vinblastin ein unglaublich nützliches Krebsmedikament ist.
Es hält die Zellen davon ab, in die Mitose einzudringen, wodurch die Zellteilung unterbrochen wird, und es wird gegen Blasen-, Hoden-, Lungen-, Eierstock- und Brustkrebs eingesetzt.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) führt es als eines der “wirksamsten, sichersten und kostengünstigsten Medikamente für schwerwiegende Krankheiten” an. (1)
Das Problem mit Vinblastin
Ein wichtiges Problem hat den Nutzen von Vinblastin beeinträchtigt: Es ist sehr schwierig und ineffizient zu extrahieren. Trotz der Fortschritte in der Technologie, die dazu beigetragen haben, das Verfahren zu rationalisieren, bleibt es langsam und teuer.
Derzeit werden rund 500 Kilogramm getrocknete Blätter benötigt, um nur 1 Gramm Vinblastin zu produzieren.
Wegen der unglaublichen Menge an Arbeit, die zur Herstellung des Medikaments notwendig ist, waren die Wissenschaftler auf einer 60-jährigen Mission, um zu verstehen, wie die Pflanze diese chemische Verbindung produziert.
Wenn sie den natürlichen Prozess verstehen, können sie ihn hoffentlich im Labor nachahmen und Wege finden, um Vinblastin effizienter und vor allem kostengünstiger herzustellen.
Seit 15 Jahren versuchen Forscher im Labor von Prof. Sarah O’Connor am John Innes Centre in Norfolk, Großbritannien, die Genetik des Madagaskar Immergrüns zu ergründen.
Schließlich haben Dr. Lorenzo Caputi und sein Team – zusammen mit Wissenschaftlern der Courdavault-Gruppe aus Tours, Frankreich – das letzte Puzzleteil ausgearbeitet.
Mit Hilfe modernster Genomsequenzierung-Techniken haben sie die fehlenden Gene im Prozess der Vinblastinproduktion aufgespürt.
“Vinblastin ist eines der strukturell komplexesten medizinisch wirksamen Naturprodukte in Pflanzen, weshalb in den letzten 60 Jahren so viele Menschen versucht haben, das zu erreichen, was wir in dieser Studie erreicht haben. Ich kann nicht glauben, dass wir es endlich geschafft haben.”
Prof. Sarah O’Connor.
Die 31 Schritte zum Vinblastin
Wie die Studienautoren betonen, basieren ihre Ergebnisse auf jahrelanger Arbeit in einer Reihe von Laboratorien auf der ganzen Welt. Es war wirklich eine gemeinsame Leistung.
Ihre jüngste Arbeit mit dem Titel “Missing enzymes in the biosynthesis of the anticancer drug vinblastine in Madagascar periwinkle” wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht. (2)
In dem Artikel identifizieren die Forscher auch die Enzyme, die an den letzten Schritten der Synthese von Vinblastin beteiligt sind: Katharanthin und Tabersonin.
Mit moderner Technologie, traditioneller Chemie und Literatur aus den 60er und 70er Jahren haben sie die chemischen Schritte zur Umwandlung des Vorläufermoleküls in Vinblastin zusammengefasst – insgesamt 31 Schritte. Der rosafarbene Catharanthe ist in der Tat eine beeindruckende Pflanze.
Die Enzyme, die sie identifiziert haben, können mit Hilfe synthetischer biologischer Techniken, die bereits im Einsatz sind, gekoppelt werden, wodurch eine dringend benötigte Abkürzung zur Herstellung von Vinblastin entsteht.
Es gibt gute Gründe, sich über diese Ergebnisse zu freuen. Prof. O’Connor sagt: “Mit diesen Informationen können wir jetzt versuchen, die Menge an Vinblastin zu erhöhen, die entweder in der Pflanze produziert wird, oder indem wir synthetische Gene in Wirte wie Hefe oder Pflanzen einbringen”.
Sie sagen voraus, dass innerhalb der nächsten 12-18 Monate ihr Labor oder das eines Kollegen in der Lage sein sollte, kleine Mengen Vinblastin oder dessen Vorläufer Vindolin und Katharanthin herzustellen.
