Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tabakpflanzen können helfen den Bedarf an Malariamedikamenten zu decken

14.06.2016

Der Bedarf an Malariamedikamenten ist hoch, doch die Massenproduktion des Hauptbestandteils Artemisinin gestaltet sich schwierig. Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift eLife veröffentlicht wurde, könnte es ermöglichen, den Bedarf mittels einer neuen und kostengünstigen Methode zu decken.

Das natürlich vorkommende Artemisinin wird vom Wildkraut Artemisia annua, dem Einjährigen Beifuß, in nur geringen Mengen produziert. Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie gelang es nun mit Hilfe einer neuen Methode den Vorläufer des Artemisinin, die Artemisininsäure, in großen Mengen herzustellen.


Neue Methoden der Pflanzenbiotechnologie könnten die kostengünstige Massenproduktion eines Malariamedikaments ermöglichen.

Fuentes et al., eLife

Hierfür transferierten sie den entsprechenden Stoffwechselweg aus dem Einjährigen Beifuß in den Tabak, eine Kulturpflanze mit hoher Blattmasseproduktion.

„Malaria ist eine verheerende tropische Krankheit, die nahezu eine halbe Million Menschen jedes Jahr das Leben kostet“, erklärt Prof. Ralph Bock, Direktor der Abteilung Organellenbiologie, Biotechnologie und molekulare Ökophysiologie und Leiter der Studie.

„In absehbarer Zukunft wird Artemisinin die wichtigste und stärkste Waffe im Kampf gegen Malaria sein. Aufgrund der aufwendigen Gewinnung aus einer ertragsarmen Heilpflanze ist es allerdings bisher zu teuer und somit kaum zugänglich für Patienten in ärmeren Ländern. Die Produktion der Artemisininsäure in Tabak, einer Nutzpflanze mit großem Blattertrag, wäre eine Möglichkeit, das Medikament auf günstigere Weise herzustellen und es somit vor allem auch für Patienten in Entwicklungsländern verfügbar zu machen.“

Das Wissenschaftlerteam nennt seinen Ansatz der Artemisininsäureproduktion 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. Durch die Veränderung der Chloroplasten werden sogenannte transplastomische Pflanzen erzeugt.

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“, beschreibt die Erstautorin der Studie Dr. Paulina Fuentes einen der entscheidenden Vorteile der Tabakpflanze.

„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.“

Allerdings reichen selbst diese überraschend hohen Produktionsmengen noch nicht aus, um den globalen Bedarf an preiswerten Malariamedikamenten zu decken. Die Studie bildet 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 Produktionspotential überflüssig werden. Darüber hinaus stellen die Wissenschaftler neue Werkzeuge bereit, um komplexe Stoffwechselwege in neue Pflanzenarten zu übertragen und somit die Produktion auch anderer medizinisch wichtiger Inhaltsstoffe in großem Maßstab zu ermöglichen.

Kontakt
Prof. Ralph Bock
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Tel. 0331/567 8700
RBock@mpimp-golm.mpg.de

Dr. Ulrike Glaubitz
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Tel. 0331/567 8275
glaubitz@mpimp-golm.mpg.de
http://www.mpimp-golm.mpg.de

Emily Packer, eLife
e.packer@elifesciences.org
Tel. +44 1223/855 373

Originalveröffentlichung
Paulina Fuentes, Fei Zhou, Alexander Erban, Daniel Karcher, Joachim Kopka, Ralph Bock
A new synthetic biology approach allows transfer of an entire metabolic pathway from a medicinal plant to a biomass crop
eLife, 14.6.2016, http://dx.doi.org/10.7554/eLife.13664

Weitere Informationen:

http://www.mpimp-golm.mpg.de/2069636/rbock-malariamedikament-in-tabak

Dipl. Ing. agr. Ursula Ross-Stitt | Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Wie der Mix aus Acker, Bäumen und Tieren auf dem Feld den Ertrag von Landwirten steigert
20.03.2019 | Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg

nachricht Lupine bringt Vielfalt in einseitigen Energiepflanzenanbau
19.03.2019 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Zähmung der Lichtschraube

Wissenschaftler vom DESY und MPSD erzeugen in Festkörpern hohe-Harmonische Lichtpulse mit geregeltem Polarisationszustand, indem sie sich die Kristallsymmetrie und attosekundenschnelle Elektronendynamik zunutze machen. Die neu etablierte Technik könnte faszinierende Anwendungen in der ultraschnellen Petahertz-Elektronik und in spektroskopischen Untersuchungen neuartiger Quantenmaterialien finden.

Der nichtlineare Prozess der Erzeugung hoher Harmonischer (HHG) in Gasen ist einer der Grundsteine der Attosekundenwissenschaft (eine Attosekunde ist ein...

Im Focus: The taming of the light screw

DESY and MPSD scientists create high-order harmonics from solids with controlled polarization states, taking advantage of both crystal symmetry and attosecond electronic dynamics. The newly demonstrated technique might find intriguing applications in petahertz electronics and for spectroscopic studies of novel quantum materials.

The nonlinear process of high-order harmonic generation (HHG) in gases is one of the cornerstones of attosecond science (an attosecond is a billionth of a...

Im Focus: Magnetische Mikroboote

Nano- und Mikrotechnologie sind nicht nur für medizinische Anwendungen wie in der Wirkstofffreisetzung vielversprechende Kandidaten, sondern auch für die Entwicklung kleiner Roboter oder flexibler integrierter Sensoren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) haben mit einer neu entwickelten Methode magnetische Mikropartikel hergestellt, die den Weg für den Bau von Mikromotoren oder die Zielführung von Medikamenten im menschlichen Körper, wie z.B. zu einem Tumor, ebnen könnten. Die Herstellung solcher Strukturen sowie deren Bewegung kann einfach durch Magnetfelder gesteuert werden und findet daher Anwendung in einer Vielzahl von Bereichen.

Die magnetischen Eigenschaften eines Materials bestimmen, wie dieses Material auf das Vorhandensein eines Magnetfeldes reagiert. Eisenoxid ist der...

Im Focus: Magnetic micro-boats

Nano- and microtechnology are promising candidates not only for medical applications such as drug delivery but also for the creation of little robots or flexible integrated sensors. Scientists from the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) have created magnetic microparticles, with a newly developed method, that could pave the way for building micro-motors or guiding drugs in the human body to a target, like a tumor. The preparation of such structures as well as their remote-control can be regulated using magnetic fields and therefore can find application in an array of domains.

The magnetic properties of a material control how this material responds to the presence of a magnetic field. Iron oxide is the main component of rust but also...

Im Focus: Goldkugel im goldenen Käfig

„Goldenes Fulleren“: Liganden-geschützter Nanocluster aus 32 Goldatomen

Forschern ist es gelungen, eine winzige Struktur aus 32 Goldatomen zu synthetisieren. Dieser Nanocluster hat einen Kern aus 12 Goldatomen, der von einer Schale...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größte nationale Tagung 2019 für Nuklearmedizin in Bremen

21.03.2019 | Veranstaltungen

6. Magdeburger Brand- und Explosionsschutztage vom 25. bis 26.3. 2019

21.03.2019 | Veranstaltungen

Teilchenphysik trifft Didaktik und künstliche Intelligenz in Aachen

20.03.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zähmung der Lichtschraube

22.03.2019 | Physik Astronomie

Saarbrücker Forscher erleichtern durch Open Source-Software den Durchblick bei Massen-Sensordaten

22.03.2019 | HANNOVER MESSE

Ketten aus Stickstoff direkt erzeugt

22.03.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics