Redaktion Wissenschaft – Ein Forscherteam hat Moleküle des Pilzes Aspergillus flavus in eine wirksame Verbindung gegen Krebs umgewandelt. Aspergillus flavus ist ein giftiger Pilz, der Nutzpflanzen befällt und mit Todesfällen bei Ausgrabungen in alten Gräbern in Verbindung gebracht wird.Forscher unter der Leitung der University of Pennsylvania (USA) modifizierten einige seiner Moleküle und testeten sie an Leukämiezellen. Das Ergebnis war eine vielversprechende Verbindung gegen Krebs, die neue Grenzen für die Entdeckung weiterer Medikamente auf Pilzbasis eröffnet.
„Pilze haben uns Penicillin geschenkt. Jetzt zeigen uns diese neuen Ergebnisse, dass es noch viel mehr Medikamente aus Naturprodukten zu entdecken gibt”, betont Sherry Gao, Professorin für Bioingenieurwesen an der Universität von Pennsylvania und Hauptautorin der Studie, deren Details am Montag in der Zeitschrift Nature Chemical Biology veröffentlicht wurden.
Aspergillus flavus, benannt nach seinen gelben Sporen, ist seit langem ein verhasster Mikroorganismus. Nachdem Archäologen in den 1920er Jahren das Grab von König Tutanchamun geöffnet hatten, kam es zu einer Reihe vorzeitiger Todesfälle unter den Ausgrabungsmitarbeitern, was zum Fluch des Pharaos führte.
Jahrzehnte später stellten Ärzte die Theorie auf, dass die jahrtausendelang ruhenden Pilzsporen eine wichtige Rolle gespielt haben könnten.
Und in den 1970er Jahren betraten ein Dutzend Wissenschaftler das Grab von Kasimir IV. in Polen, und es geschah erneut: Innerhalb weniger Wochen starben zehn von ihnen. Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass das Grab A. flavus enthielt, dessen Toxine Lungeninfektionen verursachen können.
Nun ist derselbe Pilz die unerwartete Quelle einer vielversprechenden neuen Krebstherapie.
Eine ungewöhnliche Entdeckung
Bei der Therapie handelt es sich um eine Klasse von Peptiden, die von Ribosomen synthetisiert und modifiziert werden, sogenannte RiPPs. Der Name bezieht sich auf die Art und Weise, wie die Verbindung hergestellt wird – durch das Ribosom, eine kleine Zellstruktur, die Proteine herstellt – und auf die Tatsache, dass sie anschließend modifiziert wird, in diesem Fall, um ihre krebsbekämpfenden Eigenschaften zu verbessern.
„Die Reinigung dieser chemischen Substanzen ist schwierig”, erklärt Qiuyue Nie, Postdoktorandin in Pennsylvania und Erstautorin des Artikels.
Obwohl Tausende von RiPPs in Bakterien identifiziert wurden, wurden nur wenige in Pilzen gefunden.
Um Pilz-RiPPs zu finden, analysierte das Team zunächst ein Dutzend Aspergillus-Stämme, die nach früheren Untersuchungen mehr dieser chemischen Substanzen enthalten könnten.
Durch den Vergleich der von diesen Stämmen produzierten Chemikalien mit den bekannten Grundbausteinen von RiPPs identifizierten die Forscher A. flavus als vielversprechenden Kandidaten für weitere Untersuchungen.
Die genetische Analyse wies ein bestimmtes Protein aus A. flavus als Quelle für Pilz-RiPPs aus. Als die Forscher die Gene, die dieses Protein bilden, deaktivierten, verschwanden auch die chemischen Marker, die auf das Vorhandensein von RiPPs hinwiesen.
Dieser neuartige Ansatz, der metabolische und genetische Informationen kombiniert, identifizierte nicht nur die Quelle für Pilz-RiPPs in A. flavus, sondern könnte auch dazu dienen, in Zukunft weitere Pilz-RiPPs zu finden.
Ein wirksames Medikament?
Nach der Reinigung von vier verschiedenen RiPPs entdeckten die Forscher, dass die Moleküle eine einzigartige Struktur aus ineinander verschlungenen Ringen aufweisen, die sie „Asperigimicine” tauften.
Selbst ohne Modifikationen zeigten die Asperigimycine ihr medizinisches Potenzial, als sie mit menschlichen Krebszellen gemischt wurden: Zwei der vier Varianten hatten eine starke Wirkung gegen Leukämiezellen.
Eine weitere Variante, der die Forscher ein Lipid hinzufügten, das auch in Gelée Royale enthalten ist und die sich entwickelnden Bienen ernährt, wirkte genauso gut wie Cytarabin und Daunorubicin, zwei von den US-Gesundheitsbehörden zugelassene Medikamente, die seit Jahrzehnten zur Behandlung von Leukämie eingesetzt werden.
Durch weitere Experimente fanden die Forscher heraus, dass Asperigimicine wahrscheinlich den Zellteilungsprozess unterbrechen.
„Krebszellen teilen sich unkontrolliert. Diese Verbindungen blockieren die Bildung von Mikrotubuli, die für die Zellteilung unerlässlich sind“, erklärt Gao.
Bemerkenswert ist, dass die Verbindungen kaum oder gar keine Wirkung auf Brust-, Leber- oder Lungenkrebszellen sowie auf eine Reihe von Bakterien und Pilzen hatten, was darauf hindeutet, dass die störenden Wirkungen von Asperigimicinen spezifisch für bestimmte Zelltypen sind – eine grundlegende Eigenschaft für jedes zukünftige Medikament.
Neben dem Nachweis des medizinischen Potenzials von Asperigimycinen identifizierten die Forscher ähnliche Gruppen von Genen in anderen Pilzen, was darauf hindeutet, dass noch weitere pilzliche RiPPS entdeckt werden könnten.
Der nächste Schritt besteht darin, Asperigimycine in Tiermodellen zu testen, in der Hoffnung, eines Tages klinische Studien am Menschen durchführen zu können.
