Brasilianisches Spinnengift wird zur Hoffnung bei Krebsbehandlung

Das Gift einer brasilianischen Spinne hat die Forschung über neue Möglichkeiten der Krebsbehandlung angeregt. Die seit rund 20 Jahren von Wissenschaftlern des Hospital Israelita Albert Einstein und des Butantan-Instituts in São Paulo durchgeführten Arbeiten bewerten das therapeutische Potenzial einer Substanz, die aus Vitalius wacketi, einer an der Küste von São Paulo lebenden Spinne, gewonnen wird. Das mögliche Krebsmedikament wird jedoch nicht direkt aus dem Gift gewonnen: Die Moleküle wurden im Labor mit Hilfe von Techniken isoliert, gereinigt und synthetisiert, die von brasilianischen Spezialisten entwickelt und patentiert wurden. In ersten Untersuchungen erwies sich das getestete Molekül als vielversprechend im Kampf gegen Leukämie, eine Tumorart, die bestimmte Blutzellen befällt.

Es zeigte auch einige strategische Vorteile im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Methoden zur Behandlung dieser Krankheit, wie der Chemotherapie. Allerdings befinden sich die Studien mit der Substanz noch im Anfangsstadium. Er muss an mehr Zellen und Meerschweinchen getestet werden, um zu sehen, wie sicher und wirksam es ist, bevor klinische Versuche am Menschen beginnen können. Die Fachleute sagen, dass sie bereits mit Pharmaunternehmen verhandeln, um Partnerschaften zu bilden und die notwendigen Investitionen zu erhalten, um voranzukommen.

Jahrzehntelange Forschungsarbeit

Diese Geschichte beginnt vor etwa drei Jahrzehnten, als Wissenschaftler des Butantan-Instituts eine Reihe von Expeditionen entlang der Küste von São Paulo unternahmen. „In der Regel wurden wir in Gebiete gerufen, in denen Bewegungen stattfanden, z. B. durch Abholzung und Entwaldung. Während dieser Besuche sammelten wir Spinnen“, erklärt Pedro Ismael da Silva Junior, Biologe im Labor für angewandte Toxinologie von Butantan. Ein weiteres Mitglied dieser Expeditionen war der Arachnologe Rogério Bertani, ebenfalls vom Butantan, der seit den 1990er Jahren Studien und taxonomische Neueinstufungen von Vitalius wacketi – und anderen Spinnen – durchführte. Einige Jahre später trat der Biochemiker Thomaz Rocha e Silva, der heute bei Einstein arbeitet, auf den Plan. Als er Anfang der 2000er Jahre seine akademische Ausbildung beendete, beschloss er, die möglichen pharmakologischen Aktivitäten einiger Substanzen zu untersuchen, die im Gift dieser Arten vorkommen. „Als wir Spinnen der Gattung Vitalius untersuchten, fanden wir in ihrem Gift eine neuromuskuläre Aktivität. Wir waren auf der Suche nach dem für diese Wirkung verantwortlichen Toxin, einem großen, instabilen Polyamin“, erinnert er sich.

Bei den von dem Forscher erwähnten Polyaminen handelt es sich um Moleküle, die in den Körpern von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen vorkommen. Diese Forschung wurde in akademischen Fachzeitschriften veröffentlicht, aber da kein unmittelbares kommerzielles Interesse an dem Molekül bestand, wurde das Projekt auf Eis gelegt. „Jahre später ging ich an die Universität und ein Student erzählte mir, dass er gerne das zytotoxische Potenzial dieser Gifte untersuchen würde“, sagt Rocha e Silva. Die Wissenschaftler beschlossen, eine Reihe von Tests und Analysen durchzuführen, um die in verschiedenen Spinnen der Gattung Vitalius gefundenen Toxine zu bewerten. „Und wir haben gesehen, dass ein in Vitalius wacketi gefundenes Toxin ein kleines Polyamin mit sehr interessanter Aktivität enthält“, so Rocha e Silva. Dieses Molekül wurde isoliert und gereinigt – Silva Junior gelang es dann, es zu synthetisieren, d. h. eine identische chemische Version herzustellen, ohne es direkt aus der Spinne zu extrahieren. Diese Substanz wurde dann in vitro getestet. Auf dem Labortisch wurde sie neben Krebszellen platziert, um zu sehen, welche Wirkung sie haben würde. Und die Aktivität des Moleküls gegen die kranken Einheiten wurde von den Experten als „wichtig“ eingestuft. Dies liegt daran, dass der Wirkstoffkandidat den Tod von Krebszellen durch einen Prozess namens Apoptose auslöste – herkömmliche Krebstherapien verursachen im Allgemeinen Nekrose.

„Bei der Nekrose kollabiert die Zelle, was eine Entzündungsreaktion mit Auswirkungen auf den Körper auslöst“, erklärt Rocha e Silva. „Die Apoptose, der programmierte Zelltod, ist ein viel saubererer Prozess. Es ist, als würden die Zellen kontrolliert implodieren“, vergleicht er. Bei der Apoptose wird das Immunsystem vor dem Zusammenbruch dieser Zellen „gewarnt“ – und das führt zu einer viel kontrollierteren Reaktion, ohne größere Auswirkungen auf andere Organe und Gewebe. Es gibt sogar therapeutische Möglichkeiten, die Apoptose in Krebszellen auszulösen – dies ist zum Beispiel bei monoklonalen Antikörpern der Fall. Diese Medikamente sind jedoch schwieriger herzustellen und meist teuer. Das aus Spinnengift entwickelte Molekül ist synthetisch, was seine Herstellung erleichtert (und die Kosten senkt). „Außerdem hat es bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften, die es leichter machen, im Blut zu verbleiben und dann leicht über die Nieren ausgeschieden zu werden“, fügt Rocha e Silva hinzu. Polyamin wurde zunächst gegen Leukämie getestet, aber es wird erwartet, dass seine Aktivität gegen andere Arten von Tumoren untersucht wird.

Die nächsten Schritte

Nach dieser In-vitro-Analyse, die vielversprechende Ergebnisse brachte, beeilten sich die Innovationsteams der Institutionen, Patente anzumelden und das geistige Eigentum an der Neuheit zu sichern. Die Pharmazeutin Denise Rahal, Managerin für Partnerschaften und Operationen am Einstein Health Innovation Techcenter, erklärt, dass sich das Patent auf das von den Forschern entwickelte Reinigungs- und Syntheseverfahren bezieht – und nicht auf das Molekül selbst. „Ich kann nicht etwas patentieren, das bereits in der Natur vorkommt, wie es bei Spinnengift oder den darin enthaltenen Toxinen der Fall ist. Aber die Synthese, also das Verfahren zur Gewinnung dieses Moleküls, ist ein Produkt, das aus dieser Forschung hervorgegangen ist“, so Denise Rahal, Pharmazeutin Cristiano Gonçalves, Innovationsmanager von Butantan, fügt hinzu, dass die Institutionen in Kontakt mit Partnern stehen, um die Technologie zu lizenzieren und die Forschung fortzusetzen.

„Weder Einstein noch Butantan haben die Kapazität, das Molekül zu produzieren, selbst wenn es darum geht, das für klinische Versuche der Phase 1 benötigte Material zu erzeugen“, sagt er. „Wir stehen in Kontakt mit Partnern, um diese Technologie gemeinsam zu entwickeln“, fügt Gonçalves hinzu. Rahal betont, dass diese spezielle Studie noch einen weiteren Reiz hat: Sie basiert auf der brasilianischen Artenvielfalt und ist von ihr inspiriert. „Unsere Aufgabe besteht genau darin, diese Forschung auf den Weg zu bringen und sie der Gesellschaft zugute kommen zu lassen“, betont sie. Aus wissenschaftlicher Sicht wollen die Experten mit Analysen beginnen, die den Wirkmechanismus des Polyamins entschlüsseln. Sie wollen genau verstehen, wie es funktioniert, um Krebszellen zu töten. Die Substanz muss auch an Meerschweinchen getestet werden, um ihre Wirksamkeit und Sicherheit in Organismen zu beurteilen, die komplexer sind als eine Ansammlung von Zellen.

Wenn diese Tests erfolgreich verlaufen, wird das Projekt in die so genannte klinische Phase übergehen, die in drei verschiedene Phasen unterteilt ist. Hier soll untersucht werden, wie die Substanz beim Menschen wirkt – und ob sie tatsächlich als Krebsmittel eingesetzt werden kann. Wenn die Ergebnisse positiv ausfallen, kann das Medikament schließlich bei Zulassungsbehörden wie der Anvisa zur Genehmigung eingereicht werden, um in Kliniken und Krankenhäusern eingesetzt zu werden. Auf die Frage nach der Bedeutung einer solchen Forschung mit der brasilianischen Artenvielfalt betont Silva Junior die langjährige Erfahrung“ einiger Arten. „Einige der Spinnentiere tauchten vor 300 oder 350 Millionen Jahren auf, und die Arbeit zeigt, dass sie sich seither nur wenig verändert haben“, analysier er. „Um diese Millionen von Jahren zu überleben, haben sie sicherlich Strategien entwickelt, die sie vor den Bedrohungen einer unwirtlichen Umgebung schützen. Und wir können nun untersuchen, wie diese Eigenschaften und Fähigkeiten in der brasilianischen Artenvielfalt, die die größte der Welt ist, auftreten, um diese Moleküle zu finden, die uns in Zukunft gegen eine Reihe von Krankheiten helfen könnten“, schließt er ab.