In der Pharmazie kommen bisher häufig umweltschädigende Substanzen zum Einsatz. Forschende der Universität Graz und des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) haben eine Methode zur Produktion von pharmazeutischen Wirkstoffen aus Holzabfällen entwickelt – ganz ohne schädliche Ausgangsstoffe und Nebenprodukte.
Die neue Strategie zur umweltfreundlichen Produktion von medizinischen Wirkstoffen basiert auf Lignin, einem Biopolymer, das zur Verholzung und Stabilität von Pflanzen beiträgt. Lignin besteht aus verschiedenen aromatischen Verbindungen. Nach einer erfolgreichen Aufspaltung von Lignin in seine einzelnen Bausteine kann man diese zur Produktion von Kraftstoffen oder Chemikalien einsetzen. Lignin ist eine der weltweit am häufigsten vorkommenden organischen Verbindungen und steht deshalb in großen Mengen und langfristig zur Verfügung. Die Teams der beiden Forscherinnen Anna Hirsch (HIPS) und Katalin Barta (Universität Graz) konnten nun zeigen, dass Lignin auch für die umweltfreundliche Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe genutzt werden kann.
Startpunkt für die neue Methode war ein von Barta und ihrem Team entwickeltes Verfahren zum Abbau von Lignin in eine Vorläufersubstanz, die sich hervorragend für die Herstellung potenzieller Wirkstoffe eignet. Basierend auf dieser Substanz entwickelten die Forschenden gleich mehrere Strategien zur Synthese vier unterschiedlicher Stoffklassen mit jeweils mehreren Vertretern. Ein entscheidender Vorteil war, dass hierbei, neben der Ausgangssubstanz Lignin, ausschließlich nicht toxische und biologisch abbaubare Lösungsmittel und Reagenzien zum Einsatz kamen. Damit steht eine Möglichkeit zur umweltfreundlichen Produktion aktiver Vorläufersubstanzen für die Entwicklung neuer Wirkstoffe zur Verfügung – bislang eine Seltenheit in der Pharmaindustrie.
Nachdem die Wissenschaftler:innen Lignin erfolgreich in unterschiedliche Klassen potenzieller Wirkstoffe umgewandelt haben, untersuchten sie deren biologische Aktivität. „Bei der Charakterisierung unserer synthetisierten Moleküle haben wir uns angeschaut, welche der Substanzen dazu in der Lage sind, das Wachstum unterschiedlicher Arten von Bakterien oder sogar Krebszellen zu beeinflussen“, so Hirsch. „Dabei wurden wir positiv überrascht: Gleich mehrere der hergestellten Kandidaten zeigten hervorragende Aktivität, unter anderem gegen Keime, die im klinischen Kontext oft Resistenzen gegen gängige Antibiotika aufweisen und damit große Probleme verursachen. Das zeigt uns, dass wir mit unserer Strategie durchaus in der Lage sind, den Bedarf nach neuen Wirkstoffen zu bedienen.“
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