Von Eva-Maria Schnurr
Chemisch gesehen, haben Zucker tausendfach mehr Verknüpfungsmöglichkeiten als Aminosäuren. Theoretisch können sich die acht einfachsten Zuckermoleküle im Körper zu mehreren Millionen verschiedener komplexer Zucker zusammenschließen. Und die Sache ist noch verzwickter: Auf einem Protein sitzt nicht nur ein Zuckermolekül, sondern es sind bisweilen 100 verschiedene. Und zwar ganz typische: Während Mensch und Affe etwa 98,8 Prozent ihrer Gene gemeinsam haben, sind sie auf der Zuckerebene völlig verschieden. Die Zuckermoleküle im Körper sind hoch spezialisiert, und das macht sie zum idealen Angriffspunkt für Medikamente: Im besten Fall sind die so zielgenau, dass sie nur ein einziges Zuckermolekül beeinflussen.
Doch die Forschung ging den Zuckern lange aus dem Weg, gerade weil sie so kompliziert sind. Reinhard Brossmer hat noch erlebt, wie mühsam die Suche nach den Kohlenhydraten anfangs war. Während seiner Doktorarbeit in den 50er Jahren, bei dem Nobelpreisträger Richard Kuhn am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg, musste er hektoliterweise Kuhmilch von Heidelberger Bauernhöfen herbeischaffen, um einen einzigen Zucker in ausreichender Menge isolieren zu können. Die Arbeit war ein Meilenstein in der Influenza-Forschung: Brossmer fand den Zuckerrezeptor, über den das Grippevirus an Zellen andockt und sie infiziert.
Der entscheidende Durchbruch zu einem Medikament gegen Grippe gelingt in den 80er Jahren australischen Forschern. Die beiden Grippemittel Relenza und Tamiflu sind heute Bestseller.
Brossmer spricht ungern von sich. Wichtiger ist die Wissenschaft, er schwärmt von den neuesten Erkenntnissen der Kollegen. Und von den Ideen, die noch unverwirklicht sind. Heute arbeitet er am Immunsystem, an bestimmten Proteinen, die sich an der Sialinsäure, einem der zentralen Zuckermoleküle im Körper, festheften und auf diese Weise die Aktivität von Abwehrzellen hemmen. Ähnliche Proteine sitzen auch im zentralen Nervensystem, dort verhindern sie, dass neue Nervenverbindungen sprießen. Brossmers Ziel: Künstliche Zucker entwickeln, die so gut an die Proteine binden, dass dort kein Platz mehr für die körpereigene Sialinsäure ist. Dann wären die Hemmungen aufgehoben, hofft er. Für Menschen mit schwachem Immunsystem wäre das vielleicht lebensrettend, nach einer Chemotherapie zum Beispiel, oder für Kinder, deren Abwehrsystem nicht richtig entwickelt ist. Auch für Querschnittsgelähmte könnte es neue Hoffnung bedeuten, wenn ihre geschädigten Nerven durch Glykomik wieder zusammenwüchsen.
"Die Glykomforschung ist ein schlafender Riese", sagt Brossmer. Er kommt gut voran, doch nach seiner Emeritierung fehlen die Mittel. 2003 gründet er eine Firma, "musste ich eine Firma gründen", denn Privatpersonen bekommen kein Venture Capital. Zu alt, weisen ihn die Banken mit seinem ersten Antrag ab. Sie verstehen nicht, was er vorhat. Immer wieder erlebt Brossmer, dass selbst Fachleute noch nichts von Glykomik gehört haben. Beim zweiten Anlauf stellt er sich persönlich vor, ein Mann mit schnellem Schritt, geschätzt Anfang 60, und bringt ein begeistertes Gutachten der Fraunhofer-Gesellschaft mit. Die Bank staunt und bewilligt das Startkapital, erst einmal.
Doch nun stehen die wichtigsten vorklinischen Studien an, dann die klinischen an Menschen. Sie kosten Millionen, doch die Banken warten wieder ab, und Brossmer läuft die Zeit davon. "Ich frage mich oft, was gewesen wäre, wenn ich in den USA geblieben wäre." In den 60er Jahren hat er fast zwei Jahre lang an der Rockefeller University in New York geforscht, war später Gastprofessor in Boston: "Dort wird es Wissenschaftlern oft leichter gemacht, gute Ideen zu verwirklichen."
Peter Seeberger war 14 Jahre in den USA, davon fast sieben am MIT, seit drei Jahren lehrt er an der ETH in Zürich. Der Nürnberger ist einer der Stars der Glykomforschung dank eines von ihm in Amerika entwickelten Roboters, der einen einzigen Zucker in wenigen Stunden – anstatt Tagen – synthetisiert. Das brachte Tempo in die Glykomik. Zumal neue Analysemethoden erlauben, den Aufbau der Kohlenhydrate immer genauer zu studieren. Jetzt schleicht die Zuckerforschung nicht mehr in Tippelschrittchen, jetzt sind große Schritte möglich, meint der 39-jährige Chemiker. "Es werden kleine Firmen mit hohem Risiko sein, die die Forschung vorantreiben."
Seeberger redet schnell, fränkisch mit vielen englischen Einsprengseln, er setzt Themen, vermarktet die eigene Arbeit. In den USA hat er ein Unternehmen gegründet, das einen Malaria-Impfstoff entwickelt, einen Zucker gleich dem des Malaria-Toxins, gekoppelt an ein Protein. Der Körper erkennt das Glykoprotein als Fremdkörper und produziert Antikörper dagegen; das Gift des Malaria-Erregers wird unwirksam. Die Unterstützung des amerikanischen Staates hat Seeberger, jetzt forscht er an einem Impfstoff gegen Anthrax (Milzbrand) und an einem gegen HIV.
Vielleicht liegt es an den USA, vielleicht auch daran, dass in Deutschland 50 Jahre Erfahrung nichts mehr zählen, wenn die Pensionsgrenze erreicht ist – Brossmer muss mühsam Hürden überwinden, um überhaupt weiterforschen zu können, während Seeberger scheinbar alle Türen offen stehen: "Die Zeit ist reif, die Zuckerforschung schafft gerade den Durchbruch."
Einige Anwendungen der Glykomik sind schon heute Standard: Die typischen Zuckerstrukturen auf Krebszellen dienen als Tumormarker zum Beispiel für Magen- oder Brustkrebs. Das zuckerhaltige Molekül Heparin wird gegen Thrombosen eingesetzt. Antibiotika wie das Erythromycin verhindern mit Zuckern, dass sich Bakterien vermehren. Und etliche therapeutische Proteine werden inzwischen mit einem Zuckermantel umkleidet, wie das Erythropoetin (Epo), das bei Nierenkranken die Produktion roter Blutkörperchen anregt und oft als Dopingmittel missbraucht wird. Die richtige Glykosylierung sorgt dafür, dass das Protein vom Körper nicht so schnell ausgeschieden wird und seine Aufgaben noch passgenauer erledigen kann.
Etliche neue Medikamente auf Zuckerbasis stecken derzeit in der Forschungspipeline: Impfungen gegen Krebs, Mittel gegen Autoimmunerkrankungen wie Schuppenflechte oder Rheuma, solche gegen Alzheimer oder gegen die Auswirkungen eines Herzinfarktes.
Allein in Deutschland arbeiten rund 100 Wissenschaftler an den komplexen Zuckerstrukturen. Einst war das Land führend in dieser Disziplin, doch heute sind Japan und die USA voraus. "In Deutschland fehlt ein nationales Schwerpunktprogramm für die Glykomforschung. Wenn wir nicht aufpassen, verlieren wir international den Anschluss", warnt Werner Reutter, Direktor des Instituts für Biochemie und Molekularbiologie der Berliner Charité. "Dabei ist das Zeitalter der Genetik und der Proteomik längst etabliert. Was kommt, ist das Zeitalter der Glykomforschung und ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten", sagt Reutter.
Und das wird alle Versprechen halten, glaubt Peter Seeberger: In zehn, fünfzehn Jahren werde sein Malaria-Impfstoff für Reisende und Kinder in betroffenen Regionen Standard sein. Auch Reinhard Brossmer ist überzeugt: Glykomik wird bald fester Bestandteil der Medizin sein. Vielleicht, so hofft er, gelingt es ihm, seinen Zuckerwirkstoff schneller marktreif zu machen. Zehn Jahre, das ist viel Zukunft.
Das Telefon klingelt, neue E-Mails sind da, und ins Labor will Brossmer heute auch noch: "Ich habe es eilig."
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