Erste Totalsynthese von Erythropoietin gelungen

Foto: Erythrozyten

EPO, das die Bildung roter Blut-
körperchen verursacht, konnte
nun erstmals synthetisch her-
gestellt werden;© panther-
media.net/Michael Kößling

Bisher konnte nur die Natur Erythropoietin (EPO) herstellen. Der Wirkstoff muss biotechnologisch mithilfe von Mikroorganismen gewonnen werden. Nun erzielte das Team um Samuel J. Danishefsky vom Sloan-Kettering Institute for Cancer Research in New York endlich den Durchbruch und stellte EPO erstmals komplett im Labor her. Um dieses so komplexe Biomolekül zu synthetisieren, reichten klassische Proteinsynthese-Methoden nicht aus. Die Forscher mussten ausgeklügelte neue Synthesestrategien entwickeln, um ihr Ziel zu erreichen.

EPO ist eigentlich kein einzelnes Molekül, sondern eine ganze Familie von Glycoproteinen. Es besteht aus einem Proteinteil, der vier Kohlenhydrat-Domänen trägt. Der Protein-Teil ist immer der gleiche und auch die Stellen, an denen die Kohlenhydrat-Domänen hängen, ist konstant. In natürlichem EPO findet man jedoch eine breite Varianz verschiedener Kohlenhydrat-Domänen. Bisher war es nicht möglich, EPO als einheitliches Molekül rein zu gewinnen. Dank ihres vollsynthetischen Ansatzes ist es Danishelfsky und seinen Kollegen nun erstmals gelungen, EPO in Reinform zugänglich zu machen, das die natürliche Aminosäuresequenz und vier Kohlenhydrat-Domänen mit genau definierter Struktur aufweist. Mit dieser Strategie lassen sich viele unterschiedliche Versionen des Moleküls mit verschiedenen Kohlenhydrat-Domänen herstellen und so deren Wirkung bei der Bildung von Blutzellen miteinander vergleichen.

Das Hormon EPO wird vor allem in der Niere gebildet. EPO bringt die Stammzellen im Knochenmark dazu, sich in Erythrozyten (rote Blutkörperchen) weiterzuentwickeln. Bei vermindertem Sauerstoffgehalt des Blutes wird die Biosynthese von EPO hochgefahren, so dass in der Folge mehr Erythrozyten entstehen. EPO ist ein wichtiges Medikament. So erhalten es Dialysepatienten, bei denen die Blutbildung infolge eines Nierenversagens gestört ist, und Krebspatienten nach aggressiven Chemo- und Radiotherapien. EPO wurde auch von Sportlern zur Steigerung der Leistungsfähigkeit missbraucht („EPO-Doping“).

Die Struktur des synthetischen EPO wurde mit massenspektroskopischen Untersuchungen belegt. Versuche mit Stammzellen zeigten zudem die Wirksamkeit des vollsynthetischen EPO: Nicht anders als die natürliche Sorte regt es Stammzellen dazu an, sich zu roten Blutkörperchen weiterzuentwickeln.

MEDICA.de; Quelle: Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.