Metalle für die Medizin
„Bio“ und „anorganisch“ stellen für den Laien eigentlich absolute Gegensätze dar. Ulrich Schatzschneider vereint die beiden Bereiche. Seit September ist er Professor für Bioanorganische Chemie an der Universität Würzburg und forscht unter anderem an Substanzen, die in der Medizin zum Einsatz kommen sollen - entweder in der Bildgebung oder als Medikament.
Ist „Bioanorganische Chemie“ ein Widerspruch? Im Prinzip: Ja. Schließlich steht Bio für Leben und Anorganik für unbelebte Materie wie Metalle, Erze oder Mineralien. In der Realität: Nein. „Metalle spielen in der Biologie eine wichtige Rolle. Etwa ein Drittel aller Enzyme, die im menschlichen Körper arbeiten, sind sogenannte Metallo-Enzyme“, sagt Ulrich Schatzschneider.
Eisen, Kupfer, Zink, Kobalt: „Unbelebte“ Elemente wie diese finden sich überall im Körper. Zwar ist ihr Anteil am Gesamtgewicht verschwindend gering - ein 70-Kilo-Mensch trägt gerade mal vier Gramm Eisen mit sich herum, das sind nur 0,006 Prozent. Jedoch sind sie an ganz zentralen Funktionen im Stoffwechsel beteiligt; ein Mangel zieht deshalb in der Regel schwerwiegende Erkrankungen nach sich.
Wie bioanorganische Chemiker arbeiten
Kein Wunder, dass sich die Wissenschaft für sie interessiert. „Wir arbeiten mit artifiziellen Metall-Komplexen, die in der Medizin zum Einsatz kommen sollen“, sagt Schatzschneider. Was das bedeutet? Der Chemiker und seine Mitarbeiter nehmen ein Metall-Ion und gruppieren eine Hülle aus organischen Molekülen darum herum. Die Kombination der jeweiligen Eigenschaften soll, wenn alles wie gewünscht verläuft, dem Komplex genau die Eigenschaften verleihen, die von der Medizin benötigt werden.
Neue Medikamente gegen Krebs und Infektionen
Zum Einsatz könnten die neuen Stoffe beispielsweise in der Krebstherapie kommen. Schon heute arbeiten viele Chemotherapeutika auf der Basis von Metallen; Platin hat sich dabei als besonders erfolgreich erwiesen. „Aktuell beträgt der jährliche Umsatz von Platinkomplexen in diesem Bereich etwa drei Milliarden Euro“, sagt Schatzschneider. Aber noch längst nicht alle Krebsarten lassen sich so erfolgreich behandeln wie zum Beispiel der Hodenkrebs. Wird dieser rechtzeitig erkannt, beträgt die Heilungsrate nach einer Chemotherapie mit einem Platin-Komplex über 90 Prozent. Für die anderen Krebsarten neue Mittel zu entwickeln, betrachtet Schatzschneider als „Teil seiner Arbeit“.
Auch im Kampf gegen Infektionen, als Antibiotika, könnten solche Metall-Komplexe zum Einsatz kommen. „Wir benötigen dafür von Strukturbiologen Informationen, zum Beispiel über den Aufbau eines Enzyms, das für den Krankheitserreger lebensnotwendig ist“, sagt Schatzschneider. Mit diesen Informationen können die Chemiker dann ein Molekül konstruieren, das im Idealfall das aktive Zentrum dieses Enzyms hemmt.
Der Weg zum Medikament ist jedoch weit. Von den vielen Stoffen, die Schatzschneider und sein Team entwickeln, erweist sich nur ein verschwindend geringer Teil als tatsächlich geeignet. Und bis dann tatsächlich ein für den Menschen geeignetes Produkt in den Apotheken liegt, benötigt es noch einmal sehr viel Zeit und jede Menge Geld.
Eine elegante Methode für die Bildgebung
Ähnlich wie bei der Entwicklung neuer Antibiotika ist auch die Vorgehensweise in dem zweiten Einsatzbereich von Metall-Komplexen in der Medizin: den bildgebenden Verfahren. Dabei wollen die Wissenschaftler solche Moleküle, mit entsprechenden „Erkennungseinheiten“ versehen, in Entzündungsherde und Tumorzellen einschleusen. Dank ihrer speziellen Eigenschaften lassen die Moleküle sich dort gut beobachten und geben somit hoch aufgelöst Auskunft über ihren Aufenthaltsort im Körper. „Das ist eine sehr elegante Methode“, sagt Schatzschneider, weil im Vergleich zu anderen Methoden Störeinflüsse dabei weitaus geringer seien.
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