Alles in Zucker

​(Aus "Horizonte" Nr. 104, März 2015)Wenn man Kohlenhydrate hört, dann denkt man nicht unbedingt an Medizin, sondern eher an den Energiehaushalt. Tatsächlich werden Zucker im menschlichen Körper aber nicht nur zur Energielieferung verfeuert, sie spielen auch eine wichtige Rolle in vielen biologischen Abläufen, vor allem bei der Kommunikation zwischen Zellen. Auf deren Aussenmembran sitzen nämlich lange, oft komplex verzweigte Zuckermoleküle, so genannte Oligosaccharide. Sie funktionieren wie Schlüssel, die dazu passende Schlösser – man nennt sie Lectine – auf der Oberfläche von anderen Zellen entriegeln können, worauf eine bestimmt Reaktion einsetzt. Auf diese Weise spielen Kohlenhydrate eine wichtige Rolle zum Beispiel bei Entzündungsreaktionen.

Die zentrale Rolle in vielen Zellvorgängen würde die Zuckermoleküle eigentlich zu idealen Kandidaten für neuartige medizinische Wirkstoffe machen. Da ist bloss ein Problem, sagt Beat Ernst von der Universität Basel: "Wenn ich an Kongressen von meiner Forschung und meinen therapeutischen Ideen spreche, bekomme ich immer dieselbe Antwort: Zuckermoleküle unterscheiden sich zu stark von klassischen Medikamenten, deshalb taugen sie nicht als Arzneimittel." Dies aus zwei Gründen: Erstens sind Zuckermoleküle sehr polar und können deshalb Membranen im Körper nicht überwinden. Dies wiederum bedeutet, dass sie nicht oral verabreicht werden können. Man kann sie dem Körper nur intravenös zuführen, doch der Körper versucht sie dann rasch wieder loszuwerden. Nach wenigen Minuten ist ein Grossteil der verabreichten Moleküle wieder ausgeschieden. Das zweite grosse Problem stellt die Wechselwirkung mit den entsprechenden Andockstellen im menschlichen Körper dar, die bei Zuckermolekülen oft nur sehr schwach ist.

Ist der Fall zwar interessant, aber hoffnungslos? Tatsächlich beginnt sich allmählich eine kleine pharmakologische Revolution abzuzeichnen. Vieles deutet darauf hin, dass Zuckermoleküle in Zukunft doch zu Arzneistoffen werden könnten. Beat Ernsts Forschungsgruppe scheint gleich beide Probleme mit Geduld und Erfindungsgabe überwunden zu haben. Jedenfalls ist Beat Ernst überzeugt, dass sich das lange Warten und die Hartnäckigkeit in den nächsten Jahren auszahlen werden. "Forschung ist ein wenig wie Boxen", sagt er, auf die vielen Rückschläge und seine Rolle als forschungsstrategischer "Underdog" angesprochen: "Man muss einstecken können, und man muss vor allem wieder aufstehen, wenn man mal zu Boden geht."

Aufsehen an der Börse

Wie haben die Forscher das geschafft? Das Problem der schnellen Ausscheidung wurde mit einem Trick gemeistert, der sich schon bei einem Tumorwirkstoff bewährt hat, und die schwache Wechselwirkung mit den Andockstellen im Körper konnte durch allmähliche Optimierungen so stark verbessert werden, dass nun erste Wirkstoffe in die klinische Erprobung geschickt werden können.

Die Firma GlycoMimetics, mit der die Forschungsgruppe von Beat Ernst seit zehn Jahren zusammenarbeitet, sorgt derzeit an der Börse für Aufsehen, und zwar mit dem gemeinsam patentierten Wirkstoff Rivipansel zur Behandlung der Sichelzellenanämie und mit vielversprechenden Studien zu Blutkrebspräparaten. Zudem hat der Basler Forscher kürzlich mit zwei Kollegen eine Firma gegründet, die Zucker-Attrappen zur klinischen Anwendung gegen Autoimmunerkrankungen bringen will. In einem weiteren Projekt wurden Zucker-Attrappen zur Bekämpfung von Blasenentzündungen entwickelt, die anstelle von Antibiotika zum Einsatz kommen sollen. Beat Ernst erwartet, dass diese Zucker-Wirkstoffe durch die ganz andere Wirkungsweise grosse Vorteile gegenüber Antibiotika haben werden, was das Problem der Entwicklung von Resistenzen betrifft.

Roland Fischer ist freier Wissenschaftsjournalist.