„Wenn wir Biowissenschaftler*innen von Lipiden - also Fetten - im Körper sprechen, meinen wir nicht allein das Bauchfett. Jede menschliche Zelle enthält zehn- bis hunderttausend unterschiedliche Lipide. Unter ihnen gibt es potenziell bioaktive Lipide, von denen vermutet wird oder von denen man bereits weiß, dass sie physiologische, teilweise hormonartige Aufgaben in den Zellen haben“, erklärt Andreas Koeberle. Der Universitätsprofessor für Pflanzliche Wirkstoffforschung leitet das Michael-Popp-Forschungsinstitut an der Universität Innsbruck. Sogenannte Lipidmediatoren stehen im Fokus seines Forschungsinteresses. „Durch die Fortschritte bei Analysemethoden wie der Massenspektrometrie ist es möglich geworden, verschiedene, auch in kleiner Konzentration in Zellen vorkommende Lipidmediatoren zu identifizieren und auf Lipidomics-Ebene zu untersuchen. Das heißt, wir können ein vollständiges Profilbild der einzelnen Lipidmediatoren erstellen“, beschreibt Koeberle. Durch diesen Fortschritt wissen die Wissenschaftler*innen zum Beispiel inzwischen, dass es neben entzündungsfördernden Lipidmediatoren auch solche gibt, die gezielt Entzündungen auflösen. „Mittlerweile ist bekannt, dass Entzündungen nicht nur getriebene Prozesse sind, sondern auch ganz normale, physiologische Abläufe an Reaktionen – zum Beispiel auf Infektionen –, bei denen das Immunsystem hochgefahren werden muss, die Entzündungsreaktion dann aber auch wieder aktiv heruntergefahren werden muss“, so der Biochemiker Koeberle. „Neben anderen Mediatoren sind hier entzündungsauflösende Lipidmediatoren ganz entscheidend.“ Da Entzündungsreaktionen bei vielen Krankheiten, von Diabetes über Herz-Kreislauf-Erkrankungen bis hin zum Krebs eine wichtige Rolle spielen, stellen diese Lipidmediatoren für die Innsbrucker Wissenschaftler*innen ein wichtiges Angriffsziel für ihre Wirkstoffforschung dar.
Vietnamesische Heilpflanze
In einem groß angelegten Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Forschungsbereich der Pharmakognosie an der Universität Innsbruck haben die Wissenschaftler*innen um Andreas Koeberle eine große Anzahl an vietnamesischen Heilpflanzen im Hinblick auf ihr Wirkprofil auf diese Lipidmediatoren untersucht. „Wir haben über 100 Extrakte aus Vietnam auf eine begrenzte Anzahl von Lipidmediatoren getestet. Die aktivsten Extrakte wurden dann in der Pharmakognosie weiter fraktioniert und so konnten wir Schritt für Schritt besonders aktive Naturstoffe isolieren“, beschreibt Andreas Koeberle den Vorgang. Aus 100 Extrakten konnten die Wissenschaftler*innen schließlich einen bestimmten Wirkstoff aus einer vietnamesischen Drachenbaumart (Dracaena cambodiana) isolieren, der das gewünschte Profilbild zeigt. „Dieser Wirkstoff ist in der Lage, entzündungsfördernde Lipidmediatoren zu hemmen und gleichzeitig entzündungsauflösende Lipidmediatoren sehr stark hochzuregulieren“, so Koeberle über einen ersten Erfolg des Projektes, das nun weiter vertieft werden soll.
Zelltod verstehen
Ein anderes Projekt, an dem die Wissenschaftler*innen rund um Andreas Koeberle derzeit forschen, beschäftigt sich mit einem neu entdeckten Zelltod-Weg. „Zelltod klingt erst einmal schlecht, dabei handelt es sich aber um einen natürlichen Vorgang. Zellen müssen sich vermehren und sie müssen auch gezielt sterben“, verdeutlicht der Biochemiker. Ein Zelltod-Weg, die Apoptose, wurde bereits über viele Jahre intensiv erforscht. Seit einigen Jahren weiß man allerdings, dass es neben der Apoptose eine ganze Reihe weiterer Zelltod-Wege gibt, die gezielt in Zellen ablaufen. Einer davon ist die Ferroptose, bei der auch wieder Lipide im Mittelpunkt stehen. „Bei der Ferroptose spielen Membran-Lipide eine große Rolle. Diese werden oxidativ geschädigt und verändern in der Folge die Membran-Architektur der Zelle. Wie genau diese Veränderung abläuft, ist noch nicht ganz verstanden, sie führt jedoch letztendlich zum Zelltod“, erklärt Koeberle. Ein Mechanismus, den man sich in der Tumorbehandlung zu Nutze machen will. „Gerade in der Krebsbehandlung will man erreichen, dass Tumorzellen absterben. Die Ferroptose stellt somit einen wichtigen Angriffspunkt vor allem bei chemoresistenten oder besonders aggressiven, metastasierenden Tumoren dar. Deswegen sind wir auf der Suche nach neuen Wirkstoffen, die die Ferroptose gezielt auslösen können“, so Koeberle. Neben der Tumorbehandlung stellt der Zelltod-Weg Ferroptose auch bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder bei Schlaganfällen einen vielversprechenden Ansatzpunkt in der Therapie dar. „Neuste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bei all diesen Erkrankungen die Ferroptose eine wesentliche Rolle spielt. Könnte man sie gezielt mit einem Wirkstoff hemmen, könnte man derartigen degenerativen Erkrankungen womöglich vorbeugen beziehungsweise die negativen Folgen lindern“, verdeutlicht Koeberle. Der Biochemiker betont allerdings, dass die Forschung hier noch ganz am Anfang steht: „Die Ferroptose ist ein Zelltod-Weg, der noch nicht vollständig verstanden ist. Es gibt im Moment allerdings ein exponentielles Wachstum, was das Wissen um diesen Zelltod-Weg betrifft. Das bedeutet auch, dass die Entwicklung von Wirkstoffen, die in die Ferroptose eingreifen, noch in den Kinderschuhen steckt. Wir sehen allerdings großes Potenzial in diesem Angriffspunkt und wollen unsere Forschungen in diesem Bereich weiter vorantreiben.“