Naturstoff Carolacton hemmt das Wachstum von Krebszellen
Viele Erkrankungen lassen sich mit natürlichen Wirkstoffen erfolgreich behandeln. Auch bei Krebs könnte ein Naturstoff die Therapie in Zukunft deutlich verbessern. Die Ergebnisse einer aktuellen Studie lassen darauf schließen, dass der natürliche Wirkstoff Carolacton oder davon abgeleitete Wirkstoffe zur Hemmung des Krebszellenwachstums eingesetzt werden könnten.
Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) haben in einer aktuellen Studie die Wirkung des Naturstoffs Carolacton untersucht und ein Schlüsselenzym im Folsäurestoffwechsel als Angriffspunkt für den Wirkstoff entdeckt. Dies eröffne die Möglichkeit, auch das Wachstum von Krebszellen mit Hilfe von Carolacton zu hemmen, berichten die Forscher. Ihre Studieergebnisse wurden in dem Fachmagazin „Nature Communications“ veröffentlicht.
Natürlicher Wirkstoff von Mikroorganismen gebildet
Carolacton wird als natürlicher Wirkstoff von im Boden lebenden Mikroorganismen gebildet und verfügt über antibiotische Eigenschaften, berichten die Studienautoren. Carolacton gehöre zur Stoffklasse der Polyketide und werde aus dem Myxobakterium Sorangium cellulosum isoliert. Als Antibiotikum sei der Wirkstoff allerdings bei Menschen im Prinzip nicht einsetzbar, da er ein Schlüsselenzym des Folsäurestoffwechsels hemmt und letzterer eine Schlüsselfunktion in den meisten Lebewesen – einschließlich des Menschen – übernimmt.
Antibiotische Wirkung von Carolacton
„Carolacton kann wichtige Prozesse in Bakterien stören und so auch die Biofilmbildung von Streptococcus mutans, dem Hauptverursacher von Zahnkaries, reduzieren“, betont Professor Rolf Müller, Leiter der Abteilung „Mikrobielle Naturstoffe“ und Geschäftsführender Direktor am HIPS. Gleichzeitig bilde Carolacton einen Wachstumsinhibitor von Streptococcus pneumonieae, einem der lebensbedrohlichsten Mikroorganismen. Angesichts der Wirkung auf den Folsäurestoffwechsel, der essenziell für das Wachstum ist, da zum Beispiel DNA-Bausteine darüber hergestellt werden, sei Carolacton als Antibiotikum jedoch kaum nutzbar. Allerdings werde das Zielenzym von schnell wachsenden Krebszellen verstärkt benötigt und diese können durch Carolacton in ihrem Wachstum gebremst werden, berichten die Wissenschaftler.
Schlüsselenzym für die Bindung des Wirkstoffs identifiziert
Das Interesse der Forscher weckten vor allem die antibiotischen Aktivitäten und die Antibiofilm-Aktivität des natürlichen Wirkstoffs. Ziel war ein besseres Verständnis der Wirkung und des dahinter stehenden Mechanismus. An den Modellorganismen Escherichia coli und Streptococcus pneumoniae gelangt es den Forschern, das molekulare Ziel (sogenanntes Target) des Wirkstoffs zu identifizieren. Demnach bindet Carolacton hochspezifisch an das Schlüsselenzym FolD des C1-Stoffwechsels und schaltet es dadurch aus.
Bindeeigenschaften und Kristallstruktur analysiert
Das Schlüsselenzym FolD ist laut Aussage der Forscher an der Bildung von Folsäure im C1-Stoffwechsel (C steht dabei für Kohlenstoff) beteiligt. In weiteren Untersuchungen konnten außerdem die Kristallstruktur und die Bindeeigenschaften von Carolacton an FolD detailliert aufgezeigt werden, berichtet das HZI. Der C1-Stoffwechsel zähle zu den wichtigsten Stoffkreisläufen und „ist hochkonserviert durch alle Domänen des Lebens“, betont Prof. Irene Wagner-Döbler vom HZI. Er stellte wichtige Bausteine des Wachstums bereit, wie etwa Nukleinsäuren, Aminosäuren und Provitamine.
Einsatz als Antibiotikum nicht möglich?
Aufgrund der Schlüsselfunktion des C1-Stoffwechsel sind konservierte Gene für das Schlüsselenzym FolD in vielen verschiedenen Spezies, so auch in den Mitochondrien menschlicher Zellen, zu finden, berichtet Prof. Wagner-Döbler. „Durch den hohen Grad der Konservierung zwischen dem bakteriellen FolD-Enzym und dem menschlichen Enzym in Mitochondrien, vor allem im Bereich der Carolacton-Bindestellen, hemmt der Naturstoff auch das Enzym der Mitochondrien“, so die HZI-Forscherin weiter. Aus diesem Grund sei der Einsatz von Carolacton als Antibiotikum beim Menschen kaum vorstellbar.
Neuer Ansatz für die Krebstherapie
Die Wissenschaftler stellten jedoch fest, dass das Schlüsselenzym FolD in vielen Tumorzellen übermäßig produziert wird. „Carolacton wäre daher ein sehr guter Ausgangspunkt für den Einsatz als Inhibitor in der Krebstherapie“, berichtet das HZI. „Wir konnten in ersten Experimenten hemmende Effekte bei verschiedenen getesteten Krebszelllinien zeigen“, ergänzt Prof. Müller. Zukünftig müsse jedoch zunächst eine weitere Optimierung der pharmazeutischen Eigenschaften des Moleküls erfolgen. (fp)
Autoren- und Quelleninformationen
Wichtiger Hinweis:
Dieser Artikel enthält nur allgemeine Hinweise und darf nicht zur Selbstdiagnose oder -behandlung verwendet werden. Er kann einen Arztbesuch nicht ersetzen.
