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Artemisinin künstlich herstellbar : Der Antimalaria-Reaktor

  • -Aktualisiert am

Jährlich sterben mehr als 780.000 Menschen an der gefährlichen Tropenkrankheit, die hauptsächlich durch Stechmücken übertragen werden Bild: dapd

Das aus dem Einjährigen Beifuß gewonnene Artemisinin ist die wirksamste Arznei gegen Malaria. Deutsche Forscher haben jetzt die Synthese im Labor geschafft.

          Täglich sterben fast 1800 Menschen an Malaria, vor allem in Afrika oder Asien. Das geht aus dem Welt-Malaria-Bericht für das Jahr 2011 hervor, den die Weltgesundheitsorganisation WHO im vergangenen Dezember vorgestellt hat. Demnach ging die Zahl der Malaria-Opfer zwar weiter zurück. Noch immer aber sind etwa 216 Millionen Menschen weltweit mit Plasmodium-Parasiten infiziert. Besonders für Kinder unter fünf Jahren verläuft die Krankheit oft tödlich. Dabei gibt es ein wirksames Mittel gegen die Malaria: Artemisinin. Der pflanzliche Wirkstoff wird durch Extraktion aus dem Einjährigen Beifuß (Artemisia annua) gewonnen. Das ist jedoch aufwändig und macht entsprechende Medikamente teuer, vor allem für e Menschen in der Dritten Welt. Nun gibt es Hoffnung. Zwei Chemiker vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam haben einen neuen Syntheseweg für Artemisinin gefunden. Er macht den Wirkstoff durch ein technisch simples Verfahren preiswert und in großen Mengen verfügbar.

          Peter H. Seeberger, Direktor am Max-Planck-Institut, zeigt in einem Labor an der Freien Universität  Berlin neben der Apparatur zur Herstellung ein Glasgefäß mit einem Fläschchen des Stoffes Artemisinin.

          Der Syntheseapparat, den François Lévesque und Peter Seeberger selber konstruiert haben, besteht aus kommerziellen Bauteilen: Teflonschläuchen, Mischern, kleinen Pumpen und einer Lampe. Die Reagenzien werden durch die Schläuche gepumpt und strömen an mehreren "Stationen" entlang. Dabei läuft die gesamte Reaktion ab, die aus drei aufeinanderfolgenden Schritten besteht. Zunächst lösen die Forscher den Ausgangsstoff in Dichlormethan und mischen ihn mit Sauerstoff. Die Lösung wird durch einen transparenten Schlauch gepumpt, der um eine Lampe gewickelt ist. Durch die Bestrahlung entsteht reaktiver Singulett-Sauerstoff - ein recht starkes Oxidationsmittel - der den Ausgangsstoff in ein Peroxid verwandelt. Die derart oxidierte Substanz wird im nächsten Schritt mit Trifluoressigsäure vermischt und auf 60 Grad erhitzt. Diese Behandlung setzt weitere Reaktionsschritte in Gang, in deren Folge das begehrte Artemisinin entsteht und in gelöster Form am Ende des Schlauchs in einen Sammelbehälter tropft.

          In weniger als fünf Minuten passieren die Chemikalien den gesamten Reaktor. Der Ausgangsstoff wird dabei zu vierzig Prozent in Artemisinin umgewandelt, wie Seeberger und Lévesque in der Zeitschrift "Angewandte Chemie" (doi: 10.1002/ange.201107446) berichten. Die Potsdamer Wissenschaftler haben ermittelt, dass sich mit einem Reaktor pro Tag eine Menge von 800 Gramm des Wirkstoffs herstellen lässt. Der weltweite Bedarf an Artemisinin könnte demnach mit einer Investition von vier Millionen Euro erzeugt werden, rechnet Peter Seeberger vor: "Ein Reaktor kostet rund 10 000 Euro."

          Der Clou der Synthese besteht aber nicht nur in dem simplen Apparat, sondern auch in der Wahl des Ausgangsstoffs. Die Chemiker füttern ihren Reaktor nämlich mit Artemisininsäure. Diese Substanz kommt ebenfalls in der Beifuß-Pflanze vor. Ihr Gehalt ist sogar zehnmal so hoch wie der von Artemisinin. Bislang wurde die Säure allerdings nur als lästiger Abfallstoff bei der Aufbereitung des Pflanzenextrakts betrachtet. Lévesque und Seeberger haben nun gezeigt, dass die Säure mitnichten wertlos ist, sondern auf einfache Weise in ein wirksames Medikament verwandelt werden kann.

          Außerdem gibt es noch einen zweiten Zugang zu Artemisininsäure: Vor fünf Jahren hat eine amerikanische Arbeitsgruppe gezeigt, dass genetisch modifizierte Hefe in der Lage ist, die wertvolle Vorstufe zu produzieren. Diese Arbeiten wurden seinerzeit von der Bill und Melinda Gates Stiftung gefördert und mündeten in der Produktion eines Malariamittels, das die verwandte Substanz Artesunat enthält.

          Artemisinin ist eines der ältesten Mittel gegen Malaria. In der traditionellen chinesischen Medizin nutzt man nämlich schon seit fast 2000 Jahren die Blätter und Blüten von Beifuß zur Behandlung des Wechselfiebers. Doch erst in den siebziger Jahren wurde der Inhaltsstoff Artemisinin aus der Pflanze isoliert und seine starke Wirkung gegen Malaria nachgewiesen. Vor allem in China und Vietnam wird der Einjährige Beifuß allein zum Zweck der Artemisinin-Gewinnung angebaut. Als Wirkstoffe erster Wahl zur Therapie von Malaria empfiehlt die WHO sogenannte Artemisinin-Kombinationspräparate. Diese enthalten neben Artemisinin noch einen weiteren Wirkstoff.

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