Forscher finden potenzielle Alternative zu Opioiden

by | Jul 11, 2024

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Forscher der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz haben ein Naturprodukt eines Meerespilzes gefunden, das Opioide künftig ersetzen könnte.

Sie sind als Schmerzmittel seit Jahren bewährt, bergen jedoch gleichzeitig ein hohes Suchtpotenzial: Opioide. Deshalb hat sich ein Forscherteam der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz (JGU) auf die Suche nach Alternativen begeben – und ist beim Meerespilz Aspergillus nidulans fündig geworden. Konkret bei dem Naturprodukt Aniquinazolin B, das ebenfalls an den Opioidrezeptoren andockt und damit zu einer natürlichen Schmerzalternative werden könnte.

Der Weg dahin war allerdings weit. Ausgangbasis für das Team war eine chemische Datenbank mit über 40.000 Naturprodukten, die alle auf verschiedene Fragestellungen hin analysiert wurden. Wie gut binde die Stoffe an den entsprechenden Rezeptor? Haben sie Eigenschaften, die Arzneimittel brauchen? Hierfür haben die Forscher Approximationsrechnungen zu Grunde gelegt, die umso präziser werden, je öfter sie durchgeführt werden. Pro Substanz kamen damit rund 750.000 Einzelrechnungen raus – eine Anzahl, für die es einen Supercomputer braucht. Entsprechend hat das Team auf den MOGON der JGU zurückgreifen können. Die so herausgefilterten Top 100 Wirkstoffe wurden anschließend mit weiteren Berechnungsmethoden untersucht.

Top Ten schafften es ins Labor

Für die daraus resultierenden Top Ten ging es anschließend für biochemische Analysen ins Labor. Als Erstes stand die Sicherheit auf dem Programm. Die Forschenden untersuchten an menschlichen Nierenzellen, ob höhere Konzentrationen des Wirkstoffs den Zellen etwas anhaben können und sie abtöten.

Anschließend kamen zwei weitere Testprinzipien zum Einsatz. Das erste widmet sich der Frage, ob die theoretisch vorhergesagte hohe Bindungsenergie der Substanzen an die Schmerzrezeptoren auch in der realen Welt existiert. Da eine Bindung der Substanzen an die Rezeptoren allein nicht ausreicht – die Bindung muss auch die Funktion ändern –, untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Hemmung der biologischen Funktion mit einem zweiten Testsystem. Nur einer der Wirkstoffe passierte alle Tests mit Bravour: Aniquinazolin B aus dem Meerespilz Aspergillus nidulans. „Unsere Untersuchungen deuten darauf hin, dass dieser Wirkstoff eine ähnliche Wirkung haben könnte wie Opioide, jedoch deutlich weniger Nebenwirkungen aufweist“, fasst Roxana Damiescu, Erstautorin und Wissenschaftlerin in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Thomas Efferth, zusammen. Die Ergebnisse wurden im renommierten Journal ChemMedChem veröffentlicht.

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Gemüsekohl für die Gesundheit

Forscher des Leibniz-Instituts für Gemüse- und Zierpflanzenbau haben jene Kohlsorten identifiziert, die besonders wertvolle Pflanzenstoffe für den Menschen beinhalten. Wie die sich auf die Gesundheit auswirken, wird nun in einer Interventionsstudie untersucht.

Grün und vielfältig sollte sie sein, unsere Ernährung. Und einem Gemüse kommt dabei eine besondere Bedeutung zu: Gemüsekohl. Am Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ) gibt es mit dem Projekt SharpGreens sogar ein eigenes Forschungsprojekt, das jetzt in die zweite Phase startet. Die wissenschaftliche Fragestellung: Wie beeinflusst eine vielfältige Ernährung reich an Gemüsekohl die Gesundheit? Die humane Interventionsstudie wird gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Freiburg umgesetzt. Erforscht werden sollen vor allem die Auswirkungen auf die Immunfunktionen und das Darmmikrobiom.
Der Interventionsstudie ist eine intensive erste Projektphase vorangegangen, für die am IGZ in den vergangenen 30 Jahre eine umfassende Analytikplattform für sekundäre Pflanzenstoffe und ihre Abbauprodukte entwickelt wurde. Im Fall des Gemüsekohls geht es um die sogenannten Glucosinolate, die beim Verzehr enzymatisch zu gesundheitsfördernden Abbauprodukten, den Isothiocyanaten, umgewandelt werden können. Diese Substanzen haben entzündungshemmende, antikanzerogene und antimikrobielle Eigenschaften. Bisher wurden mehr als 100 verschiedene Glucosinolate in Pflanzen identifiziert, wobei die Wirksamkeit ihrer Abbauprodukte stark variieren kann.
Über 300 Kohlsorten kultiviert
Im Rahmen des Projekts SharpGreens kultivierte das Team von Projektleiterin Dr. Katja Witzel im letzten Jahr 300 Genbank- und 17 kommerzielle Kohlsorten am IGZ und analysierte die Glucosinolat-Gehalte und Abbauprodukte. Dabei wurden 24 Kohlsorten mit verbesserten Glucosinolat-Gehalten und gewünschten -Abbauprofilen identifiziert. Diese stammen aus verschiedenen Regionen, darunter Kohlrabi aus der ehemaligen DDR, Blumenkohl-Sorten aus Italien, Weißkohl aus Japan und Spanien, Grünkohl aus Schweden und bulgarischer Rotkohl. Zur weiteren Aufklärung des enzymatischen Glucosinolat-Abbaus wurde das Proteom aller Kohlsorten am IGZ analysiert und ergänzend dazu eine genomweite Assoziationsstudie vom Projektpartner Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) durchgeführt.
In der nun gestarteten zweiten Projektphase werden die ausgewählten Kohlsorten in der Interventionsstudie am Universitätsklinikum Freiburg unter der Leitung von Prof. Dr. Evelyn Lamy eingesetzt. Es wird untersucht, ob der Verzehr einer vielfältigeren Gemüsekohl-Diät die Gesundheit beeinflusst und ob diese Effekte auf den hohen Gehalt an gesundheitsfördernden Inhaltsstoffen oder die Pflanzenvielfalt zurückzuführen sind. Die Probanden erhalten dafür in einem randomisierten Crossover-Versuch vier verschiedene Gemüsekohl-Diäten, die aus gefriergetrockneten Kohlpflanzen am IGZ hergestellt werden und definierte Mengen an bioaktiven Substanzen enthalten. Außerdem wird der Einfluss der Vielfalt an Gemüsekohl in der Ernährung auf die Zusammensetzung des Darmmikrobioms untersucht.
Bewusstsein für Vielfalt fördern
Die Forschungsergebnisse sollen anschließend über verschiedene Formate wie Kochevents, Feldführungen und Ausstellungen an die Öffentlichkeit kommuniziert werden. Ziel ist es, das Bewusstsein für den Erhalt der Artenvielfalt in der Landwirtschafft sowie eine vielfältige pflanzenbasierte Ernährung zu fördern. Unterstützt werden die Forscher dabei von proWissen Potsdam e.V. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert SharpGreens im Rahmen der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA) und der Richtlinie zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Biodiversität und menschlicher Gesundheit (BiodivGesundheit2) mit 1,1 Millionen Euro für einen Zeitraum von drei Jahren.

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