Warum Chemiker komplizierte Naturstoffe nachbauen

Die Natur als geniale Apotheke

Forscher schätzen, dass in den Ozenanen ungefähr 500 Millionen Verbindungen existieren, von denen weniger als hunderttausend bekannt sind. Hier könnte also noch manche unbekannte Arznei schlummern. Bild vergrößern
Forscher schätzen, dass in den Ozenanen ungefähr 500 Millionen Verbindungen existieren, von denen weniger als hunderttausend bekannt sind. Hier könnte also noch manche unbekannte Arznei schlummern.

Das alte Wissen über die Natur birgt echte Schätze: Wenn unsere Vorfahren eine Arznei brauchten, gingen sie ins Grüne. So müssen sie vor langer Zeit die heilende Wirkung der Weidenrinde entdeckt haben. Die Rinde kann Schmerz lindern, Fieber senken und Entzündungen hemmen. Von den Ärzten der Antike stammen die ersten schriftlich überlieferten Rezepturen. Der berühmte Grieche Hippokrates von Kos empfahl gebärenden Frauen, Weidenrinde gegen Wehenschmerzen zu kauen. 1828 konnte der deutsche Pharmazeut Johann Andreas Buchner den Wirkstoff im Weidenrindenextrakt erstmals chemisch isolieren. Er nannte ihn Salicin – nach dem lateinischen Namen Salix für Weiden. Salicin wird in der Leber zu Salicylsäure umgesetzt, und diese entfaltet die medizinische Wirkung im Körper. Mit der Salicylsäure beginnt auch die Geschichte des bis heute erfolgreichsten Arzneimittels: Jedes Jahr schlucken Menschen über zehn Milliarden Aspirin-Tabletten. Allerdings steckt in dem Medikament, das der Chemiekonzern Bayer bereits 1899 auf den Markt brachte, der Wirkstoff Acetylsalicylsäure (kurz ASS). Denn Salicylsäure hat den gravierenden Nachteil, dass sie Magenbeschwerden verursachen kann. Deshalb suchten die Chemiker von Bayer nach einer Alternative. Der chemische Verwandte von Salicylsäure erwies sich dabei als gut verträglich. 

In der Natur gibt es viele äußerst wirksame Stoffe: Dazu gehören die starken Pilz- und Schlangengifte, von denen einige in winziger Dosis tatsächlich heilend wirken können. Hochkomplexe Substanzen dienen vielen Organismen aber nicht nur zur Abwehr oder zur Jagd, sondern finden sich auch als Farb-, Duft-, Geschmacksstoffe oder Hormone. Alois Fürstner, Direktor am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, arbeitet mit seiner Abteilung an solchen Naturstoffen, von denen man sich besondere Eigenschaften verspricht. Einige davon könnten zum Beispiel eines Tages effizientere und besser verträgliche Chemotherapien gegen bestimmte Krebsarten hervorbringen. Allerdings kann die Gewinnung dieser Stoffe aus der Natur sehr schwierig sein. Oft lassen sich keine ausreichenden Mengen beschaffen, um zum Beispiel die medizinische Wirkung gründlich zu erforschen. Deshalb haben die Mülheimer Chemiker sich darauf spezialisiert, solche Naturstoffmoleküle im Reagenzglas „nachzubauen“. 

In Science-Fiction-Romanen gibt es längst Nanomaschinen, die jedes gewünschte Molekül Atom für Atom zusammensetzen können – und das auch noch in großen Mengen. Ob das jemals möglich sein wird, ist jedoch völlig offen, weil die Quantenwelt nicht funktioniert wie Legoland. Der klassische Weg der organischen Chemie, auf den die Mülheimer spezialisiert sind, hat sich dagegen bestens bewährt: die sogenannte Totalsynthese, bei der man die gewünschte chemische Substanz Schritt für Schritt im Labor herstellt. In Mülheim haben sie die Kunst perfektioniert, organische Moleküle mit großen Ringstrukturen zu synthetisieren. Sie werden „Makrolide“ genannt, und viele spannende Naturstoffe zählen dazu.

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