Maschine bastelt neue Medikamente im Baukastensystem

Die Natur bietet uns ein beinahe unerschöpfliches Reservoir an organischen Molekülen, die potenziell als Medikamente genutzt werden könnten. Allerdings lassen sich viele davon nur sehr mühsam im Labor künstlich erzeugen. Das soll sich jetzt durch eine von US-Forschern an der Universität Illinois entwickelte Maschine ändern. Das Gerät erlaubt es, verschiedene kleine Moleküle schnell und einfach zu synthetisieren. Die Firma Revolution Medicines arbeitet derzeit daran, den Apparat zur Serienreife zu entwickeln.

“Unser großes Ziel ist es, Zugang zu Molekülen zu bekommen, die auch in der Natur vorkommen, um sie medizinisch zu nutzen. Das könnte den Entwicklungsprozess neuer Arzneimittel deutlich beschleunigen”, sagt Martin Burke, der die Entwicklung der Molekülsynthese geleitet hat, im Gespräch mit der futurezone. Oft gibt es natürlich vorkommende Moleküle, die für sich giftig sind, die mit kleineren Änderungen aber als Medizin eingesetzt werden können. Hier sieht Burke großes Potenzial für seine Technik. “Da unsere Maschine die Moleküle aus kleinen Bausteinen zusammensetzt, können wir schnell und einfach Derivate herstellen”, so der Chemiker.

Organische Bauklötze

Die Gruppe von Stoffen, die mit der neuen Methode hergestellt werden kann, umfasst kleine, komplex aufgebaute Moleküle. Die Maschine nimmt verschiedene Bausteine aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und fügt diese durch eine einzige Reaktion, die je nach Bedarf wiederholt wird, zusammen. “Wir wissen noch nicht, wo die Grenzen der Technik liegen, aber auf Basis unserer bisherigen Arbeit wissen wir, dass wie sehr viele organische Moleküle herstellen können”, sagt Burke. In einem wissenschaftlichen Artikel haben die Forscher bereits die Herstellung von 14 Klassen von komplexen Molekülen beschrieben, sowohl makrozyklische (in großen Ringen angeordnete) als auch polyzyklische (mehrere kleine zusammenhängende Ringe).

Bevor spezifische Medikamente hergestellt werden können, ist laut Burke aber noch einiges an Arbeit notwendig. “Wir haben schon einiges an einfachen Molekülen hergestellt. Die meisten sind SP2-hybridisierte Verbindungen, haben also eine bestimmte Elektronenkonfiguration. SP3-hybridisierte Moleküle sind schwieriger, beinhalten aber die interessantesten Stoffe. Daran arbeiten wir.” Die Firma Revolution Medicines will sich vorerst auf diese Forschung beschränken, auch wenn die Technik auch außerhalb der Medizin interessante Anwendungsmöglichkeiten verspricht.

Missbrauch möglich

“Mehr als die Hälfte der zugelassenen Medikamente sind Derivate natürlicher vorkommender Moleküle. Das Potenzial ist riesig. Durch die Automatisierung haben Chemiker jetzt ganz neue Werkzeuge”, sagt CEO Mark Goldsmith. Offensichtliche Kandidaten für Medikamente, die mit der Maschine erzeugt werden können sind laut Einschätzung der Experten Krebs, Infektionskrankheiten und Leiden des Nervensystems. Derzeit gibt es allerdings erst Prototypen zu Forschungszwecken. Revolution Medicines plant aber, schon bald ein marktreifes Gerät anbieten zu können.

“Stellen sie sich vor, wir können ein On-Demand-Synthesemodell anbieten, auf das weltweit zugegriffen werden kann. Die potenziell möglichen Anwendungen für synthetisierte kleine Moleküle haben wir noch nicht einmal angekrazt, die reichen von organischer Elektronik bis zur biologischen Forschung”, sagt Burke. Ein Gerät, das so vielseitig einsetzbar ist, birgt aber auch das Potenzial für Missbrauch. “Das ist bei neur Technologie immer der Fall. Wir wollen uns darauf konzentrieren, positive Ergebnisse zu erzielen, davon gibt es üblicherweise auch mehr als negative”, sagt Burke.