18 August 2010

Chemiker gelingt erstmals die Herstellung des synthetischen Cannabis-Wirkstoffes

Gentechnisch manipulierte Bakterien können Hauptwirkstoff THC produzieren

Tetrahydrocannabinol (THC), der Wirkstoff der Cannabis-Pflanze, könnte mittlerweile in vielen medizinischen Bereichen Anwendung finden: in der Krebstheraphie, bei der Behandlung vom Multipler Sklerose oder bei chronischen Schmerzen. Das Problem ist jedoch, dass der Anbau von Cannabis in Deutschland durch das Betäubungsmittelgesetz nahezu vollständig eingeschränkt ist. Gerade einmal 20 kg pro Jahr können produziert werden, der tatsächliche Bedarf liegt aber bei über einer Tonne.

Einen Ausweg aus diesem Dilemma bietet jetzt ein Verfahren, das Prof. Oliver Kayser vom Lehrstuhl Technische Biochemie der TU Dortmund entwickelt hat: Ihm ist erstmals die heterologe Biosynthese von THC gelungen. Ein biotechnisches Verfahren dazu soll nun gemeinsam mit dem Lehrstuhl Biotechnik von Prof. Andreas Schmid entwickelt werden.

In Deutschland wird THC bislang aus Faserhanf gewonnen, dessen Anbau oder Einfuhr legal sind. Da die Fasern weniger als 0,2 Prozent THC enthalten, ist der Produktionsprozess entsprechend aufwändig. Aus der Cannabispflanze aber, die bis zu 25 Prozent THC enthalten kann, darf der Wirkstoff aus juristischen Gründen in Deutschland nicht gewonnen werden. Als Ausweg bleibt also nur die Herstellung von synthetischem THC. Während die klassische Synthese des Cannabis-Wirkstoffs extrem aufwändig und teuer ist, ist die von Oliver Kayser entwickelte Biosynthese außerhalb der Pflanze wirtschaftlich und vergleichsweise unaufwändig. Der Biochemiker und sein Team identifizierten hierfür die Gene, die in der Cannabispflanze für die THC-Bildung zuständig sind und isolierten diese. Anschließend verpflanzten sie diese in Mikroorganismen, die entsprechend vermehrt werden können, um dann im Bioreaktor THC zu produzieren. Das Ergebnis: reines THC als stark isolierter Stoff.

»Im Rahmen unserer Arbeiten wollen wir in der Zukunft ein Stück weiter gehen und die humanen Enzyme als Gene in die Mikroorganismen bringen, die bereits THC herstellen«, so Oliver Kayser. Durch diese genetische Erweiterung des bakteriellen Metabolisierungspotenzials sollen dann auch die Metaboliten produziert werden, die als Referenzstoffe in der forensischen Analytik bei Polizei und Justiz für den Nachweis von illegalem Haschischkonsum benötigt werden.

Doch nicht nur für die Pharmazie bietet das von dem Dortmunder Biochemiker entwickelte Verfahren Vorteile. Die Synthese humaner Metabolite von Arzneistoffen ist auch eine echte Herausforderung für den Chemiker, da lebereigene Enzyme den Arzneistoff sehr gezielt und spezifisch umbauen. Diese chemische Veränderung ist im Labor nur mühsam und unter großen Kosten möglich. Durch den Einsatz von humanen Leberenzymen, den sogenannten Cytochromen, kann aber die Metabolisierung, d.h. die chemische Veränderung, der Arzneistoffe genau so durchgeführt werden, wie wir es im Körper kennen.

Um das von Prof. Kayser durch Mikroorganismen synthetisierte THC an den Patienten zu bringen, braucht es aber noch mehr. Hier tritt der Lehrstuhl Biotechnik von Prof. Andreas Schmid auf den Plan. Gemeinsam soll die verfahrenstechnische Entwicklung zum Industrieprodukt ermöglicht werden. Dafür müssen die THC-produzierenden Mikroorganismen weiter optimiert werden, damit THC auch in größeren Mengen auf diese Art und Weise hergestellt werden kann. Unterstützt werden die Biochemiker dabei von der Firma THC Pharm und durch das Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk “ChemBioTec” der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU).

Kontakt
Prof. Dr. Oliver Kayser
Lehrstuhl Technische Biochemie
Tel.: (0231) 755-7487
E-Mail: oliver.kayser@bci.tu-dortmund.de

Prof. Dr. Andreas Schmid
Lehrstuhl Biotechnik
Tel.: (0231) 755-7381
E-Mail: andreas.schmid@bci.tu-dortmund.de

Source: Technische Universität Dortmund, Pressemitteilung, 2010-08-18.

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