der muerzpanther
WOHER WENN NICHT AUS DER NATUR? Seit   es   Menschen   gibt,   werden   sie   von   Viren   und   Bakterien   begleitet. Aber   auch   die   Pflanzen -   und   das   ist   bedeutend   länger   -   müssen   sich   seit   Anbeginn   der   Evolution   mit   Verteidigung und    Abwehr    rüsten.    Bei    ihnen    sind    es    Fressfeinde,    Krankheiten    und    Schädlinge.    Die Aufrüstung   des   chemischen   Arsenals   erfolgt   dabei   über   deren   Stoffwechselprodukte,   deren Wirkung   erkannt   wurde   und   in   der   humanen   Heilkunde   verwendet   wird.   Mit   modernen Methoden   durchforstet   ein   Team   um   Univ.   Prof.   Dr.   Judith   Rollinger   überliefertes   Wissen,   um neue     Wirkstoffe     gegen     Lungeninfektionen     durch     Influenza,     das     Coronavirus     oder Pneumokokken zu finden. Als   „die   beste   Chemikerin   der   Welt“   bezeichnet   Judith   Rollinger,   Leiterin   der   Arbeitsgruppe "Phytochemistry   &   Biodiscovery"   an   der   Universität   Wien   die   Natur.   Auf   der   Suche   nach potenten    antiviralen    Wirkstoffen    betont    sie:    " Das    über    mehrere    Generationen    weiter- gegebene   traditionelle   Wissen   nützen   wir   als   empirischen   Erfahrungsschatz,   der   uns   bei   der Vorauswahl   von   potenziellen   Wirkstofflieferanten   hilft."   Eine   bewährte   Überlebensstrategie von   Pflanzen   und   anderen   Organismen   ist   es,   sich   mit   eigenen   Stoffwechselprodukten   gegen Schädlinge,   Fraß   und   Krankheiten   zu   schützen. Auf   der   Suche   nach   neuen Arzneistoffen   gelte es, gezielt dieses chemische Arsenal anzuzapfen, erklärt Rollinger. Dabei    greift    sie    auf    bis    zu    2.000    Jahre    alte    schriftliche    Quellen    aus    dem    antiken Griechenland,   aber   auch   der   Traditionellen   Chinesischen   und   Europäischen   Medizin   und Werke der Volksheilkunde zurück.
Zuerst     muss     die     Zusammensetzung analysiert   werden,   um   danach   zielge- richtet   antiviral   wirksame   Verbindun- gen    zu    isolieren    -    phytochemische Knochenarbeit.
Eine   Kräuterzusammenstellung   aus   der   Traditionell   Chinesi- schen   Medizin.   Das   Wissen   darum   ist   generell   bereits   sehr alt.
NACH OBEN NACH OBEN
Mögliche    neue    und    resistenzüberbrückende    Neuraminidase-Hemmer standen   im   Mittelpunkt   der   Forschung   und   wurden   schließlich   mit   Hilfe chemo-informatischer   Ansätze   ausfindig   gemacht.   Dabei   wertet   Judith Rollinger   eine   Erkenntnis   als   besonderen   Erfolg:   Die   Inhaltsstoffe   aus der   Wurzelrinde   des   Maulbeerbaums   (Morus   alba)   hindern   gleichzeitig die virale und die bakterielle Neuraminidase an der Arbeit. Die     Neuraminidase     befindet     sich     auf     der     äußeren     Hülle     des Influenzavirus.    Bei    Infektion    eines    Organismus    werden    durch    die Neuraminidase   Proteine   auf   der   Oberfläche   der   Wirtszellen   gespalten, wodurch   die   Abwehrlage   des   infizierten   Organismus   beeinträchtigt   und die   Freisetzung   neuer   Viren   begünstigt   wird.   Das   spielt   beispielsweise bei   Influenza   im   respiratorischen   Epithel   (Lunge)   eine   gewichtige   Rolle. Die   Neuraminidase   Hemmer   vermindern   diese   Funktion   und   beeinflussen in    der    Frühphase    einer    Infektion    und    dadurch    den    Verlauf    einer Viruserkrankung    positiv.    Jetzt    will    die    Gruppe    in    Wien    in    einem Folgeprojekt    die    Brücke    zum    Coronavirus    schlagen,    das    wie    das Influenzavirus   die   Lunge   stark   angreift,   und   angesichts   der   Pandemie derzeit    im    Fokus    steht.    Wie    der    Stand    der    Dinge    ist,    hat    der MÜRZPANTHER    in    einem    Interview    mit    der    Studienleiterin    Judith Rollinger erfahren - und wie immer vieles mehr! dMP:   Wenn   Pflanzen   antivirale   Wirkstoffe   bilden,   werden   sie   selbst auch   von   Viren   befallen   –   gibt   es   dazu   bekannte   Beispiele   (Pflanze und   Erreger)?   Bzw.:   Wieso   bilden   Pflanzen   antivirale   Wirkstoffe,   die auch    bei    Säugern   Anwendung    finden    können?    Resultiert    dies    aus denselben Virusstämme – die beide befallen können?   Univ.   Prof.   Dr.   Judith   Rollinger:   Ja,   auch   Pflanzen   können   durchaus   von Viren     befallen     werden,     was     zu     einem     nicht     unbeträchtlichen Ernteverlust     bei     Gemüsepflanzen     führen     kann     zB     bei     Tomaten, Kartoffeln.   Bekannt   ist   zb   die   durch   Viren   verursachte   Mosaikkrankheit bei   Tabakpflanzen.   Allerdings   stellen   Pflanzenviren   keine   Gefahr   für eine Ansteckung   bei   Mensch   und   Tier   dar,   da   sie   stark   an   die   Physiologie und den Stoffwechsel der Pflanzen angepasst sind. In   den   meisten   Fällen   wissen   wir   jedoch   nicht   genau,   gegen   welches Zielprotein    bzw    gegen    welchen    Feind    sich    die    vom    Organismus
gebildeten   Pflanzeninhaltsstoffe   richten   oder   zu   welchem   Zweck   sie   von der   Pflanze   gebildet   werden.   Wir   sprechen   bei   diesen   Substanzen   von „Sekundärmetaboliten“   und   können   davon   ausgehen,   dass   sie   alle   auch eine     oder     gar     mehrere     Funktionen     haben,     entweder     für     den produzierenden Organismus selbst, als Signalstoffe oder Abwehrstoffe. dMP:   Welche   Quellen   haben   Sie   für   „das   weitergegebene   Wissen“   für den    (mittel)    -europäischen    Raum    genutzt?    Gibt    es    so    etwas    wie „Standardwerke“   in   der   Geschichte?   Schreibt   doch   bereits   Leonhart Fuchs   vieles   zu   Wirkungen   der   Pflanzen   …   Und   wie   viel   ist   aus   nur mündlicher Überlieferung erfahrbar und umsetzbar gewesen? Quellen   für   althergebrachtes   Wissen   gibt   es   viele.   Ich   denke   hier   im europäischen   Raum   etwa   an   die   „Naturalis   historiae   libri“   von   Plinius dem   Älteren,   an   die   „de   materia   medica“   von   Pedanius   Dioskurides   die     Werke     dieser     antiken    Autoren     sind     uns     größtenteils     durch mittelalterliche   Abschriften    erhalten    geblieben.    Diese    Informationen haben   wir   auch   für   unsere   Forschungszwecke   verwendet.   Aber   auch Werke   des   frühen   Buchdrucks   etwa   von   Leonhard   Fuchs,   Otho   Brunfels, oder   Hieronymus   Bock   sind   einzigartige   Quellen   für   die   europäische traditionelle    Medizin.    Vielfach    schlummert    dieses    wertvolle    Wissen jahrelang unbemerkt in Bibliotheken. Auch      die      mündliche      Tradition      ist      nicht      zu      vernachlässigen: Volksmedizinisches   Wissen   um   den   Einsatz   von   Heilpflanzen   in   Familien wurde     oft     über     viele     Generationen     weitergegeben.     Durch     die Verstädterung,   die   Globalisierung   und   den   erleichterten   Zugang   von vermarkteten   Arzneimitteln    (egal    ob    natürlichen    oder    synthetischen Ursprung)    geht    dieses    Wissen    kontinuierlich    v.a.    in    den    westlichen Ländern   verloren.   Zahlreiche   in-   und   ausländische   Forschungsprojekte haben   sich   deshalb   zum   Ziel   gesetzt,   das   in   ländlicheren   Gebieten   oder auch    in    Entwicklungsländern    vorhandene    volksmedizinische    Wissen systematisch    zu    heben    und    zu    dokumentieren.    Somit    kann    es    der Nachwelt   erhalten   bleiben   und   für   Forschungszwecke   wertvolle Ansätze zur     Auffindung     neuer     Arzneimittelquellen     dienen.     In     meinem Forschungsgebiet   –   der   Pharmakognosie   –   ist   die   Erschließung   volks- medizinischer Quellen ein besonderer Fundus.
dMP:        Gibt    es    so    etwas    wie    eine    unspezifische    allgemeine Immunabwehr der Pflanzen, die allen Pflanzen gemein ist? Im    Gegensatz    zu    uns    Menschen    haben    Pflanzen    keine    Antikörper, allerdings    können    sie    auf    eine    angeborene    Immunantwort    bauen. Dadurch   sind   sie   gegenüber   verschiedenen   Pathogenen   wie   Bakterien, Viren,   Pilzen   gut   gewappnet.   Es   ist   ein   chemischer   Schutzschild,   den die   Pflanzen   den   Eindringlingen   entgegenhalten   können,   zB   Saponine oder   Iridoide,   die   schon   vorab   im   Pflanzenmaterial   vorliegen   können, sozusagen   als   Prophylaktikum;   andere   Inhaltsstoffe   werden   erst   nach einer   mikrobiellen   Infektion   vom   Organismus   gebildet.   Diese   Stoffe werden als Phytoalexine bezeichnet. dMP:      Zum      chemischen      Arsenal:      Wie      spezifisch      sind      die Möglichkeiten   der   Pflanze   –   ist   das   mit   ein   Grund,   dass   Pflanzen ganz   andere   Gebiete   nicht   besiedeln   können,   weil   deren   Abwehr gegen   spezifische   Krankheitserreger   nicht   gegeben   sind?   Bzw.:   Gibt es   geografische   und   klimatische   Immunabwehr?   Hat   ein   spanischer Rosmarin ein anderes Immunsystem als ein deutscher? Pflanzen   müssen   in   einem   sehr   kompetitiven   Umfeld   überleben   und sich   behaupten   können,   wodurch   sich   immer   wieder   Spezialisten   unter ihnen   ausbilden   um   potentielle   Platzkonkurrenten   hintanzuhalten,   so etwa   gibt   es   Pflanzenarten,   die   besondere   Nischen   besiedeln   können, etwa    auf    stark    mineralstoffhaltigen    Böden    leben    können    (zB    die Halophyten)    oder    Organismen,    die    unter    extremen    klimatischen Bedingungen überleben können, wie zB Flechten. Dementsprechend     ist     ihr     Metabolitenprofil     an     diese     Umgebung angepasst.    Auch    wenn    das    genetische    Material    ein    und    derselben Pflanzenart   ident   ist,   muss   es   nicht   heißen,   dass   Vertreter   der   gleichen Art     auch     die     gleiche     Zusammensetzung     (Menge     und     Art)     von Inhaltsstoffen    aufweisen.    Zahlreiche    Faktoren    –    zB    das    Klima,    UV- Strahlung,   die   Bodenbeschaffenheit,   Mikroorganismen   im   Boden   oder   in der   Pflanze   selbst   (sogenannte   Endophyten),   können   dazu   führen,   dass es    zu    einer    starken    Varianz    des    Inhaltsstoffmusters    kommt.    Ganz
generell      produzieren      etwa      ätherisch      Öl-haltige      Heil-      und Gewürzpflanzen   mehr   ätherisches   Öl,   wenn   sie   in   südlicheren   Gefilden wachsen und dadurch mehr Sonne abbekommen. dMP:   Wie   wurden   die   Extrakte   hergestellt   –   wie   aufwendig   ist   das   im Einzelfall?     Gibt     es     bei     der     Herstellung     auch     gravierende Unterschiede? Wir       verwenden       ein       sehr       ausgeklügeltes       Verfahren       der Extraktherstellung.    Dieses    berücksichtigt    die    Gewinnung    vor    allem jener    Inhaltsstoffe,    die    eine    gewisse    “Arzneistoffähnlichkeit“    (drug likeness)      aufweisen.      Gleichzeitig      werden      Komponenten,      die Störfaktoren     in     der     biologischen     und     biochemischen    Austestung darstellen     (wie     etwa     Tannine),     abgereichert.     Wir     führen     diese Extraktherstellung   für   mehrere   Pflanzenmaterialien   im   Kleinmaßstab durch,     um     Ressourcen     (Pflanzenmaterial     und     Lösungsmittel)     zu schonen.   Das   dauert   2   -3   Tage.   Für   ausgewählte   Kandidaten   wird   eine Extraktion   im   Großmaßstab   durchgeführt,   um   danach   die   bioaktiven Inhaltsstoffe   zu   isolieren.   Dafür   muss   deutlich   mehr   Zeit   veranschlagt werden. dMP:     Es     gibt     bei     antiviralen     Medikamenten     unterschiedliche Angriffspunkte:   Kein   Ankoppeln,   Hemmung   der   Vermehrung,   etc. Gibt   es   diese   Wege   durch   verschiedene   Stoffe   auch   in   der   Pflanze selbst? Die     unterschiedlichen     molekularen     Mechanismen     von     antiviralen Naturstoffen,   egal,   ob   sie   beim   Menschen,   am   Tier   oder   in   der   Pflanze selbst    wirken,    kann    sehr    mannigfaltig    sein.    So    gibt    es    rein    Viren abtötende      (viruzide)      Stoffe      (Beispiele:      einige      ätherisch      Öl- Komponenten,   wie   etwa Thymol,   Carvacrol),   bis   hin   zu   solchen,   die   nur mit     ganz     speziellen     viralen     Zielproteinen     eine     Wechselwirkung eingehen,   etwa   bestimmte   Cumarine,   die   das   Influenza   Nukleoprotein hemmen,    oder    einige    Flavonoide    oder    terpenoide    Stoffe,    die    die Influenza Neuraminidase blockieren.
Die    Maulbeere:    Die    Früchte    sind    sehr    gefällig    und    bringen    einen Zuckergehalt   von   9%   mit.   Daneben   Äpfel-   und   Zitronensäure.   Im   Fokus der Forschung steht allerdings die Maulbeerbaumwurzelrinde.
dMP:   Gibt   es   neben   dem   Maulbeerbaum   weitere   „Kandidaten“,   die gleiche    Möglichkeiten    für    Neuraminidase-    Hemmer    liefern?    Wie heißen   die   Verbindung/en,   die   das   bewerkstelligen   (Inhaltsstoffe   aus der Wurzelrinde)?   Wir   haben   in   unseren   Untersuchungen   zahlreiche   Naturstoffmaterialien identifiziert,   die   in   einem   funktionellen   Testsystem   Zellen   vor   dem Grippevirus    schützen    konnten,    so    zB    Extrakte,    aber    auch    einzelne isolierte    Inhaltsstoffe    aus    der    Süßholzwurzel,    aus    verschiedenen Baumpilzen,   einer   afrikanischen   Baumrinde,   oder   aus   der   Rosenwurz. Die   besonders   wertvolle   Zweifachwirkung   gegen   die   Neuraminidase   der Grippeviren    und    der    Streptokokken    haben    wir    in    diesem    Ausmaß bislang nur in der Maulbeerbaumwurzelrinde entdecken können. dMP:     Haben     diese     Wirkstoffe     neben     den     Möglichkeiten     zur Behandlung     von     respiratorischen     Erkrankungen     noch     andere Wirkungen/       Wirkmechanismen?       Gibt       es       „unerwünschte“ Nebenwirkungen, die Sie in der Studie gefunden haben? Naturstoffe   sind   bekannt   dafür,   dass   sie   vielfache   Wirkungen   haben.   So wissen   wir   etwa   bei   den   Maulbeerbaum-Inhaltsstoffen   auch   um   eine sehr    gute    entzündungshemmende    Wirkung.    Süßholzwurzel    hingegen wird     auch     als     krampflösendes     Heilmittel     verwendet     und     auch erfolgreich       bei       Magengeschwüren       eingesetzt.       Zuviel       der Süßholzwurzeleinnahme   kann   aber   auch   Nebenwirkungen   verursachen, zB erhöhten Blutdruck. dMP: Wie lange forschen Sie bereits an diesem speziellen Thema? Die   Auffindung   antiviraler   Naturstoffe   fasziniert   mich   schon   15   Jahre. Dabei   waren   es   zunächst   die   humanen   Rhinoviren   (Hauptverursacher
des   normalen   Schnupfens),   die   ich   mit   geeigneten   Naturstoffprodukten eindämmen   wollte.   Danach   waren   es   die   Influenzaviren   und   nun   liegt mein    Hauptaugenmerk    bei    der    Identifizierung    von    schlagkräftigen Substanzen   gegen   SARS   CoV-2,   dem   Verursacher   der   Covid19   Pandemie, um diesem heimtückischen Virus Parole zu bieten. dMP:   Welchen   weiteren   Aufwand   (Chancen,   zeitlich,   pekuniär,   …) erwarten Sie sich, um die Brücke zum Coronavirus zu schlagen? Bei   der   Suche   nach   antiviralen   Stoffen   sind   wir   Pharmakognosten   auf eine    gute    Zusammenarbeit    mit    Virologen    angewiesen.    Mit    meiner Kollegin   in   Jena,   Prof.   Michaela   Schmidtke,   war   und   ist   es   möglich unsere    sehr    komplementären    Expertisen    erfolgreich    zu    bündeln. Ähnlich   schaut   es   auch   bei   der   Erforschung   von   Naturstoffen   gegen SARS     CoV-2     aus.     Je     mehr     Informationen     aus     unterschiedlichen Fachrichtungen   zusammengetragen   und   veröffentlich   werden,   etwa   zur Struktur   des   Virus   und   den   Funktionen   der   einzelnen   Proteine,   umso zielgerichteter    können    wir    mit    modernen    cheminformatischen    und auch bioinformatischen Methoden vorgehen. Für    ein    erfolgreiches    Projekt    braucht    es    vertrauenswürdige    Daten, bestens     funktionierende     Kollaborationen,     um     über     die     eigene Fachrichtung   hinauszuschauen,   sowie   finanzielle   Mittel,   um   Materialien sowie    JungforscherInnen    für    diese    faszinierende    Forschungstätigkeit gewinnen     zu     können.     Die     Ideen     haben     wir,     die     richtigen Fragestellungen   auch;   jetzt   sind   wir   nur   noch   darauf   angewiesen,   dass unser 3-jähriges Projektvorhaben vom FWF auch finanziert wird. dMP: Herzlichen Dank für das Gespräch!