EU-finanziertes SmartCell-Projekt nutzt Pflanzenzellen als pharmazeutische Fabriken
Das von der EU finanzierte SmartCell-Projekt erhielt 6 Millionen EUR für die Entwicklung von Hilfsmitteln für das Synthetisieren wertvoller pharmazeutischer Produkte mithilfe von Pflanzenzellen. Das Projekt umfasst ein Konsortium mit 18 Partnern aus der EU, der Schweiz und den USA. Zu den Partnern zählen 14 führende Forschungsinstitute und Universitäten, 2 kleine und mittlere Unternehmen und 2 industrielle Großunternehmen. Das Projekt verfügt über ein Gesamtbudget von 8,5 Millionen EUR und soll über vier Jahre laufen. Im Jahr 2004 enthielt schätzungsweise ein Viertel aller verschriebenen Arzneimittel in den Industrieländern aus Pflanzen gewonnene Verbindungen. Einige der bekanntesten Wirkstoffe auf Pflanzenbasis sind Morphin, Kodein, Chinin und Digitoxin. Das Herstellen synthetischer Ersatzstoffe, die pharmakologisch ebenso wirksam und spezifisch sind, war bisher nicht möglich. Lebende Pflanzen erzeugen eine große Vielfalt an "sekundären Metaboliten", Verbindungen, die der Pflanze bei ihrer Anpassung an die Umgebung helfen. Diese sekundären Metabolite (zum Beispiel Harz) werden in geringen Mengen über lange Zeiträume hinweg produziert. Bei Bäumen kann es mehrere Jahre dauern. Manchmal werden sie als Abfallprodukte des Pflanzenstoffwechsels angesehen, haben jedoch eine enorme pharmazeutische Bedeutung. Die meisten sekundären Metaboliten (auch Phytopharmazeutika genannt) werden derzeit aus ganzen, lebenden Pflanzen isoliert, da ihre chemische Synthese extrem schwierig und teuer ist. Doch die Biosynthese ist ein komplexer und unzureichend verstandener Prozess, und die Erträge sind gering. Zudem lassen sich viele der Pflanzen, die diese hochwertigen Verbindungen produzieren, schwer kultivieren oder werden übermäßig geerntet. Pflanzenzellen könnten verwendet werden, um wertvolle pharmazeutische Verbindungen in großem Ausmaß zu produzieren, ähnlich wie auch Mikroben zur Herstellung von Antibiotika verwendet werden. Dr. Oksman-Caldentey vom Technischen Forschungszentrum VTT in Finnland und Koordinator des Projekts, erklärte gegenüber CORDIS-Nachrichten: "Der Unterschied besteht darin, dass bei Mikroben der Prozess zur Produktion von Antibiotika kurz und relativ einfach ist. Im Gegensatz dazu weiß man über die genauen Mechanismen, durch die Pflanzen diese Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht produzieren können, wenig." Das SmartCell-Konsortium wird die Bemühungen der in verschiedenen Forschungsbereichen spezialisierten Wissenschaftler kombinieren, um die Mechanismen der sekundären Metabolitenproduktion zu beschreiben. Experten der Pflanzenwissenschaft, Pharmakognosie (Studium von aus natürlichen Quellen gewonnenen Medikamenten), Mikrobiologie, Phytochemie, Biochemie, Molekularbiologie und Gärungstechnologie werden ihr breites Wissen für das Studium der Pflanzenstoffwechselwege in isolierten, geklonten Zellen anwenden. Ihre neuen Erkenntnisse wird man zur Entwicklung von Hilfsmitteln nutzen, die diese sekundären Stoffwechselwege ausnutzen und große Mengen an pharmazeutisch wertvollen Verbindungen schnell synthetisieren. Sie werden praktisch Pflanzenzellen so manipulieren, dass sie als "grüne Fabriken" arbeiten. Der Schwerpunkt der ersten Aktivitäten von SmartCell wird die Synthese von Terpenen sein, die von einer Vielzahl von Pflanzen (besonders Koniferen) produziert werden. Einige Beispiele bekannter Terpenderivate sind Steroide, Menthol, Kampfer und Cannabinoide. Sie werden in der ersten Forschungsphase von SmartCell verwendet, weil die ersten Studien vielversprechend waren und auch weil es dafür bereits einige gute Arbeitsbeispiele gibt (Paclitaxel, ein Wirkstoff gegen Krebs, der ursprünglich aus der Rinde von 60 Jahre alten Pazifikeiben gewonnen wurde und nun teils aus Pflanzenzellkulturen produziert wird). Wenn alles gut geht, werden dieselben Hilfsmittel, die man zur Synthese von Terpenen verwendet, bei der Züchtung anderer attraktiver Verbindungen angewendet.