Hefe ist doch wirklich etwas Tolles: Mit den Mikroben lässt sich wunderbar backen, Bier brauen und womöglich lassen sich bald auch effizient Arzneimittel herstellen. Zumindest haben Biotechnologen aus den USA jüngst Bierhefe im Labor dazu gebracht, aus Zucker Schlafmohn-Substanzen zu produzieren (DeLoache et al., 2015). Damit könnten sich künftig beispielweise Morphine und andere Opiate industriell von den Mikroorganismen erzeugen lassen. Für die schnelle, kostengünstige Herstellung von Arzneimitteln wäre das ein bedeutender Schritt. Für das Geschäft mit illegalen Drogen allerdings auch.  

Seit rund zehn Jahren arbeiten Forscher daran, die komplexen chemischen Abläufe, mit denen die Schlafmohnpflanze die Opiate herstellt, mithilfe von Mikroben nachzustellen. Das Ziel: einen Organismus finden, der aus einem günstigen Zucker wirksame, verkäufliche Mittel herstellt. Die Biotechnologen um John Dueber von der Universität von Kalifornien in Berkeley haben sich dabei auf Hefe und Benzylisochinoline (BIAs) konzentriert. Sie waren erfolgreich, zumindest ein bisschen. Zu den begehrten Stoffen im Schlafmohn zählen neben Opiaten wie Morphin oder Codein auch Antibiotika, der krampflösende Wirkstoff Papaverin oder Krebsmittel.

 
Indem die Wissenschaftler die Hefe mit bestimmten Enzymen – etwa denen der Zuckerrübe – ausstatteten, erzeugten sie aus einer bestimmten Zuckerart, nämlich Glukose, den Schlafmohn-Bestandteil Reticulin. Die weiteren Schritte – zu Morphin oder anderen Substanzen – seien nun bloß noch Formsache, schreiben sie in Nature Chemical Biology. Die Massenproduktion solcher Stoffe im Biotech-Labor sei damit bloß noch eine Frage der Zeit.

Ziel sei es, die Hefe mit einer billigen Zuckerquelle zu füttern und den Organismus dann selbst alle entscheidenden chemischen Schritte machen zu lassen, um das Medikament zu bekommen, wird Dueber in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. "Mit unserer Studie sind nun alle Schritte beschrieben, und es geht nur noch darum, sie zusammenzubringen und die Produktion aufzustocken."

Die Biotechnologin Pamela Peralta-Yahya vom Georgia Institute of Technology in Atlanta ist von der Arbeit begeistert: "Sie öffnet die Tür, komplexe BIAs direkt aus Glukose herzustellen." Hefe sei der bevorzugte Wirtsorganismus für die Erzeugung pflanzlicher Wirkstoffe und eigne sich gut für die industrielle Produktion (Peralta-Yahya, 2015).

Noch ist das Verfahren allerdings weit von einer breiten Anwendung entfernt. Dueber und Kollegen gestehen selbst ein, dass die Wirkstoffausbeute noch gering sei – zeigen sich zugleich allerdings äußerst optimistisch, dass dies in wenigen Jahren behoben, die Hefe große Mengen an Mitteln produzieren und das Verfahren damit marktreif sein könnte.

Opiate mit wenig Aufwand selbst erzeugen

Der Biochemiker Thomas Stanzer, Pressesprecher des Austrian Centre of Industrial Biotechnology, hingegen bleibt skeptisch: "Hier ist von wenigen Mikrogramm Ausbeute die Rede – das ist quasi gar nichts" an Wirkstoff. Die Autoren hätten es scheinbar sehr eilig gehabt, ein noch nicht ausgereiftes Verfahren zu publizieren. "Zumindest von industriellem Nutzen ist es noch lange nicht." Dazu müsste die Hefe weit mehr produzieren, etwa 1.000 Mal so viel. "Von Mikrogramm zu Gramm ist aber ein sehr weiter Weg", sagt Stanzer. Es könne gar sein, dass der Organismus diese Mengen gar nicht verkraften kann, das Verfahren somit eben nicht im großen Maßstab einzusetzen ist.

Ob "kurz" vor der Marktreife oder nicht: Falls das Verfahren funktioniert, wäre es leicht zu missbrauchen. Das weiß auch das Team um Dueber. Es dürfte Regulierungsbehörden vor neue Herausforderungen stellen, betonen die Forscher. Denn damit könne jedermann – mit wenigen Hilfsmitteln – Opiate oder andere rechtlich regulierte Stoffe schon in wenigen Jahren selbst erzeugen.

Deshalb fordern in einem weiteren Kommentar drei Forscher eine staatliche Regulierung der Hefe (Oye/Bubela/Lawson, 2015). Derzeit werde etwa Morphin noch aus Schlafmohn produziert, der illegal vor allem in Afghanistan, Mexiko, Laos und Myanmar angebaut werde. Mit der neuen Technologie aber lasse sich der Markt dezentralisieren. "Prinzipiell könnte jeder mit Zugang zu dem Hefestamm und Grundkenntnissen in Fermentierung mit einem Heimset zum Bierbrauen Morphin-produzierende Hefe kultivieren", schreiben sie. Die Zahl von derzeit etwa 16 Millionen Menschen, die weltweit illegal Opiate konsumieren, könne mit leichterem Zugang und sinkenden Preisen steigen. Die Kommentatoren fordern, die neuen Hefestämme zu überwachen und nur lizenzierten Forschern zur Verfügung zu stellen.