Einjähriger Beifuß
Kann Tabak in Zukunft den Bedarf an Malaria-Arznei decken?
Das Anti-Malaria-Präparat Artemisinin kommt im Einjährigen Beifuß nur in geringen Mengen vor. Jetzt ist es Forschern gelungen, die Vorstufe in großer Menge zu produzieren. Löst das die globale Nachfrage nach Malaria-Arzneien?
Veröffentlicht:
Ein Mosquito beim Blutsaugen. Ein Anti-Malaria-Wirkstoff wird aus Beifuß gewonnen, der nun wohl in größeren Mengen produziert werden kann.
© claffra / Fotolia
POTSDAM. Das natürlich vorkommende Artemisinin, das für Malariamedikamente verwendet wird, wird von Artemisia annua, dem Einjährigen Beifuß, in nur geringen Mengen produziert. Forschern ist es mit Hilfe einer neuen Methode gelungen, den Vorläufer des Artemisinin, die Artemisininsäure, in großen Mengen herzustellen (eLife 2016; 5: e13664).
Hierfür transferierten sie den Stoffwechselweg aus dem Einjährigen Beifuß in den Tabak, eine Kulturpflanze mit hoher Blattmasseproduktion, teilt das Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie mit. Das Team nennt diesen Ansatz der Artemisininsäure-Produktion in Tabak "COSTREL", was für kombinatorische Supertransformation von transplastomischen Empfängerlinien steht.
Hierfür werden in einem ersten Schritt die Gene für die wichtigsten Enzyme der Artemisininsynthese in das Erbgut der Chloroplasten der Tabakpflanze übertragen, heißt es in der Mitteilung. Durch die Veränderung der Chloroplasten werden sogenannte transplastomische Pflanzen erzeugt.
Auswahl der besten Gene
Die besten dieser Pflanzen wurden dann ausgewählt um einen weiteren Satz an Genen einzufügen, nun allerdings direkt in den Zellkern der Pflanzen. So entsteht die fertige COSTREL-Linie. Die zusätzlichen Gene greifen in die Regulation des Stoffwechselwegs ein und sorgen dafür, dass die Synthese der Artemisininsäure noch einmal erhöht wird.
"Die Artemisinin-Produktion im Einjährigen Beifuß findet in sogenannten Drüsenhaaren statt und fällt dadurch sehr gering aus. Die COSTREL-Tabaklinien dagegen können das Artemisinin in ihren Chloroplasten und somit im gesamten Blatt herstellen", wird die Erstautorin der Studie Dr. Paulina Fuentes in der Mitteilung des Instituts zitiert.
"Wir haben mehr als 600 Tabaklinien erzeugt, die mit unterschiedlichen Kombinationen der Gene des Artemisinin-Stoffwechsels ausgestattet sind und diese hinsichtlich ihrer Menge an Artemisinin-Stoffwechselprodukten untersucht. Wir konnten dadurch Tabaklinien identifizieren, die mit 120 Milligramm pro Kilogramm unerwartet hohe Mengen Artemisininsäure in ihren Blättern produzierten, welche in einer einfachen nachfolgenden chemischen Reaktion in Artemisinin umgewandelt werden kann.
Produktionsmenge deckt noch nicht den weltweiten Bedarf, verbessert aber die Grundlage
"Allerdings reichen selbst diese hohen Produktionsmengen noch nicht aus, um den globalen Bedarf an preiswerten Malariamedikamenten zu decken. Die Studie bilde dennoch eine vielversprechende Grundlage für die günstigere Produktion des lebensrettenden Medikaments in landwirtschaftlichen Nutzpflanzen mit großem Blattertrag. Damit könnte in der Zukunft die aufwendige Nutzung der ursprünglichen Heilpflanze mit nur geringem Produktionspotenzial überflüssig werden. (eb)
