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Cebitec-Wissenschaftler arbeiten mit Pharma-Unternehmen Bayer zusammen

Kampf gegen »Zucker«

Bielefeld (WB). Seit Jahrzehnten produziert der Pharma-Riese Bayer für Typ II-Diabetiker den Wirkstoff Acarbose – mit Hilfe des Bakteriums Actinoplanes. Wissenschaftler der Universität Bielefeld helfen dem Unternehmen, die Herstellung zu optimieren.

Sabine Schulze

Prof. Dr. Alfred Pühler, Susanne Schneiker-Bekel und Prof. Dr. Jörn Kalinowski (von links) kooperieren mit Bayer. Foto: Sabine Schulze

»Actinoplanes ist ein Bakterium, das von Natur aus Acarbose herstellt und quasi ausspuckt«, erklärt Prof. Dr. Alfred Pühler vom Centrum für Biotechnologie (Cebitec) der Universität. Der Urstamm lieferte allerdings nur ein halbes Gramm pro Liter Kulturmedium. Bayer-Forscher optimierten über die Jahre mit Hilfe von Mutationen und kamen immerhin auf das Achtzigfache, also 40 Gramm. Damit schienen sie aber am Ende – bis sie sich die Expertise der Bielefelder holten.

Denn am Cebitec wird mittels DNA-Sequenzierung – bei der die Reihenfolge der Bausteine eines Gens abgelesen wird – und einer starken Bioinformatik das Erbgut industrieller Mikroorganismen erforscht; das ermöglicht regulierend einzugreifen. »Wenn man zum Beispiel ablesen kann, wie ein Organismus auf bestimmte Nährstoffe reagiert, wird er entsprechend gefüttert«, erklärt Prof. Dr. Jörn Kalinowski.

Neue Zulassung ist teuer

Natürlich könnten die Wissenschaftler das Bakterium auch gentechnisch verändern. »Da müsste der Produktivitätssprung aber gewaltig sein. Denn die Konsequenz einer Mutation wäre, eine neue Zulassung beantragen zu müssen. Und das ist teuer.« Eine Änderung der Kultivierung aber verlangt das nicht.

Kalinowski erklärt, in welche Richtungen ein Eingreifen geht: »Das Ziel kann sein, dass Actinoplanes mehr Acarbose liefert; Ziel kann aber auch sein, andere Nebenprodukte des Actinoplanes-Stoffwechsels zu unterdrücken.« Das eine bringt mehr Ertrag, das andere sorgt für mehr Reinheit des Produktes und macht das Aufreinigen preiswerter. Immerhin produziert Bayer den Wirkstoff in stählernen Tanks voller Nährlösung, die drei bis vier Stockwerke hoch sind; es geht also um enorme Volumina.

So wirkt die Acarbose

Pühler erläutert, wie Acarbose wirkt: »Normalerweise spaltet im Dünndarm ein Enzym langkettige Mehrfachzucker zu Einfachzuckern auf, die vom Blut aufgenommen werden. Die Acarbose blockiert genau dieses Enzym.« Zum Segen der Diabetiker: Denn bei gesunden Menschen nehmen dank des Insulins andere Körperzellen den Blutzucker auf und verwerten ihn als Energie. Zuckerkranke allerdings produzieren kein Insulin mehr, bei ihnen schießt daher der Blutzuckerspiegel in die Höhe. »Und gerade diese Spitzen schädigen die Organe«, ergänzt Kalinowski.

Wenn nun dank einer Acarbose-Tablette zum Essen der langkettige Zucker nicht aufgespalten wird, kann er auch nicht ins Blut gelangen: Er wird einfach ungenutzt wieder ausgeschieden. Da Acarbose nur eine hemmende Wirkung auf ein Enzym der Darmbakterien hat, greife es auch nicht weiter in den Körper ein, erklären die Biologen.

Von ungefähr produziert das Bakterium Actinoplanes den Wirkstoff Acarbose keineswegs: Dadurch, dass es ihn ausscheidet, erschwert es anderen Keimen in seiner Umgebung die Nahrungsaufnahme. »Es produziert damit quasi ein Antibiotikum gegen Konkurrenz-Bakterien«, sagt Kalinowski.

Markt für das Medikament ist groß

Der Markt für das Medikament ist groß: Bayer exportiert 80 Prozent nach China. Dort leiden derzeit bereits mehr als 92 Millionen erwachsene Menschen an Diabetes – Tendenz rapide steigend. Denn sowohl im bevölkerungsreichen China als auch Indien übernehmen die Menschen zunehmend die westlichen Ernährungsgewohnheiten mit Fast food und Fertigprodukten. 1994 hatten 2,5 Prozent der Chinesen Diabetes, heute sind es schon fünfmal so viele.

Von der mittlerweile langjährigen Kooperation mit der Bayer AG profitieren auch die Nachwuchswissenschaftler am Cebitec: Hat der Konzern anfangs nur einen Doktoranden auf das Thema angesetzt, sind es mittlerweile anderthalb Postdoc-Stellen und vier Doktoranden, die er finanziert – und die anschließend gerne von dem Pharmaunternehmen übernommen werden. Eine ungebührliche Einflussnahme von Bayer, betont Pühler, gebe es nicht, dafür sorgen die Verträge der Universität. So ist etwa auch garantiert, dass die Doktoranden ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen können ­ – in einer Wissenschaftlerkarriere ein Muss.

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