Insekten: Neues Potenzial für Chemie und Pharma

13.01.2009 - Deutschland

Insekten haben sich im Laufe der Evolution zu einer Schatzkammer für Chemiker und Biologen, Mediziner und Pharmazeuten entwickelt. Sie produzieren eine Vielfalt an chemischen Verbindungen, Proteinen und antimikrobiellen Substanzen, um sich vor Krankheitserregern zu schützen, sich gegen Fressfeinde zu verteidigen und alle denkbaren organischen Materialien als Nahrung nutzbar zu machen. An der Uni Gießen ist man diesen neuartigen Wirkstoffen aus Insekten bereits auf der Spur. „Es ist faszinierend, welche Stoffwechselleistungen manche Insekten vollbringen und welche neuartigen Enzyme und Peptide dort zu finden sind“, sagt Professor Andreas Vilcinskas vom Institut für Phytopathologie und angewandte Zoologie.

Das Potenzial mancher Insekten für die chemische und pharmazeutische Industrie ist enorm: Die Anwendungen reichen von Modellsystemen für die Pharmaforschung bis hin zu Ressourcen für neuartige Antibiotika, Wirkstoffe für den Pflanzenschutz oder hochwertige chemischen Verbindungen. „Die Vielzahl der Möglichkeiten, die sich aus der Molekularbiologie der Insekten ergeben, kann man an einem einzigen Organismus erkennen – der Larve der Großen Wachsmotte Galleria mellonella“, weiß Professor Vilcinskas. Die Mitarbeiter um den Gießener Wissenschaftler haben mit ihrem „Haustierchen“ eine Reihe unerwarteter Anwendungsgebiete eröffnet. Die Vorteile von Galleria liegen auf der Hand: Galeria kann als Modellorganismus für humane Krankheitserreger dienen und als Modellsystem für Hochdurchsatz-Screenings genutzt werden. Die Larve ist zudem als Testsystem für Antibiotika und mikrobielle Virulenzfaktoren etabliert. Schließlich wurden aus Galleria bereits eine Reihe von bakterizid und fungizid wirkende Peptide isoliert.

Was macht Galleria zu einem nützlichen Modellwirt für humane Krankheitserreger? Galleria-Larven sind schnell und kostengünstig verfügbar. Die ethische Akzeptanz ist ebenso gegeben wie die einfache Regelung von Genehmigungsverfahren. Am wichtigsten dürfte aber sein, dass Galleria bei 37°C, als der für humanpathogene Organismen idealen Temperatur gezüchtet werden kann.

Das angeborene Immunsystem von Galleria produziert eine große Zahl von Peptiden zum Schutz gegen Pathogenen. „Diese Peptide stellen ein nahezu unerschlossenes Reservoir an neuartigen Wirkstoffen dar“, sagt Vilcinskas. Insekten-Defensine, die zu den kationischen Peptiden zählen, sind viel versprechende Kandidaten für sog. Antibiotoka der zweiten Generation. Sie sollen die zunehmenden Resistenzen bei den klassischen Antibiotika bekämpfen. Die Galleria-Larve erlaubt die Analyse bakterieller Virulenzfaktoren, die von den Bakterien in der Hämolymphe analog zu seinem normalen Wirt exprimiert werden. Zunehmend sind dabei die Metalloproteinasen der M4-Familie auffällig. Sie verursachen durch ihren Wirkmechanismus Ödeme, Sepsis oder Nekrosen. Der bisher einzige peptidische Hemmstoff für die Metalloproteinase der M4-Familie stammt aus Galleria. Das IMPI (Insect metalloproteinase inhibitor) genannte Peptid weist keinerlei Ähnlichkeit mit anderen Peptiden auf. Mit der zunehmenden Bedeutung der Virulenzfaktoren lenken IMPI aus Insekten schon jetzt die Aufmerksamkeit auf sich.

Wie die enorme Diversität an „Insekten-Molekülen“ gezielt erschlossen und sowohl für die Rote als auch für die Grüne und die Weiße Biotechnologie nutzbar gemacht werden kann, wird in einem Workshop diskutiert, der am 9. Februar 2009 in Frankfurt statt findet.

https://www.chemie.de/news/93406/insekten-neues-potenzial-fuer-chemie-und-pharma.html