Forscher haben eine bahnbrechende autofluoreszierende Verbindung entwickelt, indem sie zwei Pflanzenextrakte, Artemisinin und Cumarin, kombiniert haben. Diese Innovation ermöglicht eine präzise Bildgebung in lebenden Zellen und hat sich als wirksam gegen arzneimittelresistente Malariaerreger, insbesondere Plasmodium falciparum, erwiesen. Die Entwicklung dieser autofluoreszierenden Hybride, die beobachtet werden können, ohne ihre Wirksamkeit zu verändern, stellt einen wichtigen Schritt im Kampf gegen arzneimittelresistente Malaria dar.
Malaria ist nach wie vor eine der tödlichsten Infektionskrankheiten weltweit. Das Auftreten arzneimittelresistenter Malariaparasiten erfordert die kontinuierliche Entwicklung neuer Medikamente.
Ein Forschungsteam der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) um Professorin Svetlana B. Tsogoeva hat nun das Malariamedikament Artemisinin mit Cumarin (das wie Artemisinin auch in Pflanzen vorkommt) kombiniert und aus diesen beiden bioaktiven Substanzen eine autofluoreszierende Verbindung entwickelt.
Diese Autofluoreszenz ist besonders vorteilhaft, da sie für die Bildgebung lebender Zellen verwendet werden kann und in präziser zeitlicher Reihenfolge zeigen kann, wie ein Medikament wirkt. Das Team fand außerdem heraus, dass die autofluoreszierende Artemisinin-Cumarin-Mischung in der Lage war, einen arzneimittelresistenten Malariaerreger namens Plasmodium palmifolia zu zerstören. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Chemical Science.
Artemisinin ist ein hochwirksamer und häufig verwendeter Malariawirkstoffwirkstoff, der aus einer Pflanze namens Artemisia annua L. gewonnen wird. Cumarin ist ein sekundärer Pflanzenstoff, der in einer Vielzahl von Pflanzen vorkommt.
Bei der Entwicklung von Malariamedikamenten werden Wirkstoffe mit Fluoreszenzmarkern markiert, um mithilfe bildgebender Verfahren zeitlich genau bestimmen zu können, wie sie gegen den Malariaerreger wirken. Diese Fluoreszenzmarkierung wurde für Artemisinin verwendet.
Ein großer Nachteil der Verwendung fluoreszierender Markierungen besteht jedoch darin, dass sie die Wirkungsweise des Arzneimittels verändern. Das bedeutet zum Beispiel, dass Malaria-infizierte Zellen Medikamente wie Artemisinin nach der Fluoreszenzmarkierung in manchen Fällen anders aufnehmen.
Auch die Löslichkeit des Arzneimittels kann sich verändern. Dieses Problem wurde durch die Entwicklung autofluoreszierender Mischungen umgangen, die aus zwei oder mehr Grundverbindungen bestehen, die von Natur aus fluoreszieren und deren Wirkungsweise mit bildgebenden Verfahren genau beobachtet werden kann.
Das Team um Professorin Tsogoeva, Lehrstuhlinhaberin für Organische Chemie, entschied sich für die Kombination von Artemisinin mit bioaktivem Cumarin, da Cumarin-Derivate auch Anti-Malaria-Eigenschaften haben. Cumarin-Derivate können zudem leicht chemisch verändert werden, sodass sie extrem fluoreszierend sind.
Die Forscher fanden heraus, dass nicht nur die Wirkungsweise dieser einzigartigen autofluoreszierenden Artemisinin-Cumarin-Mischung in lebenden roten Blutkörperchen beobachtet werden konnte, die mit P. falciparum infiziert waren, sondern auch die biologische Aktivität der Artemisinin-Cumarin-Mischung.
Professorin Barbara Kappes (Abteilung für Chemie- und Bioingenieurwesen, Bundesuniversität, Brasilien) und Dr. Diogo R.M. Moreira (Instituto Gonçalo Moniz, Fiocruz, Bahia, Brasilien) entdeckte gemeinsam, dass dieses Wirkstoffpräparat in vitro (in vitro) sehr wirksam gegen Plasmodium falciparum-Stämme ist, die gegen Chloroquin und andere Malariamedikamente resistent sind. Vor allem aber zeigte der neue Wirkstoff auch in Mausmodellen eine hohe Wirksamkeit gegen den Malaria-Erreger.
Mit der Einführung der ersten autofluoreszierenden Artemisinin-Cumarin-Mischung hoffen die Forscher der FAU, den Grundstein für die Entwicklung weiterer autofluoreszierender Medikamente zur Behandlung von Malaria gelegt und erhebliche Fortschritte bei der Überwindung von Multiresistenzen bei der Behandlung von Malaria erzielt zu haben.