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Metalle für die Medizin

23.11.2010 - (idw) Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Bio und anorganisch stellen für den Laien eigentlich absolute Gegensätze dar. Ulrich Schatzschneider vereint die beiden Bereiche. Seit September ist er Professor für Bioanorganische Chemie an der Universität Würzburg und forscht unter anderem an Substanzen, die in der Medizin zum Einsatz kommen sollen entweder in der Bildgebung oder als Medikament. Ist Bioanorganische Chemie ein Widerspruch? Im Prinzip: Ja. Schließlich steht Bio für Leben und Anorganik für unbelebte Materie wie Metalle, Erze oder Mineralien. In der Realität: Nein. Metalle spielen in der Biologie eine wichtige Rolle. Etwa ein Drittel aller Enzyme, die im menschlichen Körper arbeiten, sind sogenannte Metallo-Enzyme, sagt Ulrich Schatzschneider.

Eisen, Kupfer, Zink, Kobalt: Unbelebte Elemente wie diese finden sich überall im Körper. Zwar ist ihr Anteil am Gesamtgewicht verschwindend gering ein 70-Kilo-Mensch trägt gerade mal vier Gramm Eisen mit sich herum, das sind nur 0,006 Prozent. Jedoch sind sie an ganz zentralen Funktionen im Stoffwechsel beteiligt; ein Mangel zieht deshalb in der Regel schwerwiegende Erkrankungen nach sich.

Wie bioanorganische Chemiker arbeiten

Kein Wunder, dass sich die Wissenschaft für sie interessiert. Wir arbeiten mit artifiziellen Metall-Komplexen, die in der Medizin zum Einsatz kommen sollen, sagt Schatzschneider. Was das bedeutet? Der Chemiker und seine Mitarbeiter nehmen ein Metall-Ion und gruppieren eine Hülle aus organischen Molekülen darum herum. Die Kombination der jeweiligen Eigenschaften soll, wenn alles wie gewünscht verläuft, dem Komplex genau die Eigenschaften verleihen, die von der Medizin benötigt werden.

Neue Medikamente gegen Krebs und Infektionen

Zum Einsatz könnten die neuen Stoffe beispielsweise in der Krebstherapie kommen. Schon heute arbeiten viele Chemotherapeutika auf der Basis von Metallen; Platin hat sich dabei als besonders erfolgreich erwiesen. Aktuell beträgt der jährliche Umsatz von Platinkomplexen in diesem Bereich etwa drei Milliarden Euro, sagt Schatzschneider. Aber noch längst nicht alle Krebsarten lassen sich so erfolgreich behandeln wie zum Beispiel der Hodenkrebs. Wird dieser rechtzeitig erkannt, beträgt die Heilungsrate nach einer Chemotherapie mit einem Platin-Komplex über 90 Prozent. Für die anderen Krebsarten neue Mittel zu entwickeln, betrachtet Schatzschneider als Teil seiner Arbeit.

Auch im Kampf gegen Infektionen, als Antibiotika, könnten solche Metall-Komplexe zum Einsatz kommen. Wir benötigen dafür von Strukturbiologen Informationen, zum Beispiel über den Aufbau eines Enzyms, das für den Krankheitserreger lebensnotwendig ist, sagt Schatzschneider. Mit diesen Informationen können die Chemiker dann ein Molekül konstruieren, das im Idealfall das aktive Zentrum dieses Enzyms hemmt.

Der Weg zum Medikament ist jedoch weit. Von den vielen Stoffen, die Schatzschneider und sein Team entwickeln, erweist sich nur ein verschwindend geringer Teil als tatsächlich geeignet. Und bis dann tatsächlich ein für den Menschen geeignetes Produkt in den Apotheken liegt, benötigt es noch einmal sehr viel Zeit und jede Menge Geld.

Eine elegante Methode für die Bildgebung

Ähnlich wie bei der Entwicklung neuer Antibiotika ist auch die Vorgehensweise in dem zweiten Einsatzbereich von Metall-Komplexen in der Medizin: den bildgebenden Verfahren. Dabei wollen die Wissenschaftler solche Moleküle, mit entsprechenden Erkennungseinheiten versehen, in Entzündungsherde und Tumorzellen einschleusen. Dank ihrer speziellen Eigenschaften lassen die Moleküle sich dort gut beobachten und geben somit hoch aufgelöst Auskunft über ihren Aufenthaltsort im Körper. Das ist eine sehr elegante Methode, sagt Schatzschneider, weil im Vergleich zu anderen Methoden Störeinflüsse dabei weitaus geringer seien.

Ulrich Schatzschneiders Lebenslauf

Ulrich Schatzschneider wurde 1971 in Berlin geboren. Aufgewachsen ist er im Ruhrgebiet. An der Universität Düsseldorf studierte er von 1992 bis 1998 Chemie. Die Kombination aus handwerklichen und intellektuellen Herausforderungen habe ihn an dem Fach besonders fasziniert. Und: Chemiker müssen kreativ sein. Sie sind im Prinzip molekulare Architekten, sagt er.

Als Doktorand hat Schatzschneider am Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie in Mülheim an der Ruhr geforscht; danach war er von 2002 bis 2004 Postdoc am California Institute of Technology in Pasadena, USA. Weitere Stationen seiner Karriere waren: Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie der Uni Heidelberg; DFG-Nachwuchsgruppenleiter am Lehrstuhl für Anorganische Chemie I der Uni Bochum und eine Vertretungsprofessor an der Universität Hamburg.

Hervorragende Rahmenbedingungen in Würzburg

Seit diesem September ist Schatzschneider Professor für Bioanorganische Chemie am Institut für Anorganische Chemie der Universität Würzburg. In Würzburg finde er hervorragende Rahmenbedingungen für seine Arbeit, sagt der Chemiker. Hier existieren bereits zwei Sonderforschungsbereiche, die sich mit bildgebenden Verfahren und neuen Wirkstoffen gegen Infektionskrankheiten befassen also genau den Gebieten, die sich für Metall-Komplexe als Einsatzort anbieten. Hier könnten sich Biophysiker, die an immer besseren Bildern aus dem menschlichen Körper arbeiten, Mediziner, die nach neuen Medikamenten suchen, und Chemiker, die maßgeschneiderte Stoffe entwickeln gegenseitig ideal ergänzen.


Kontakt
Prof. Dr. Ulrich Schatzschneider, T: (0931) 31-83636, E-Mail: ulrich.schatzschneider@uni-wuerzburg.de
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