Spendenaufruf: Innovationen für Medikamente aus Pflanzen

Tradition wird Zukunft - Innovationen für Medikamente aus Pflanzen

Pflanzenheilkunde

 

Pflanzen können heilen. Das ist keine neue Erkenntnis, sondern uraltes Wissen. Weltweit haben sich aus überlieferten Kenntnissen verschiedene Formen traditioneller Pflanzenheilkunde und Medizinkultur entwickelt. Der Fraunhofer-Verbund Life Sciences hat sich zur Aufgabe gemacht, auf Basis dieser tradierten Lehren über pflanzliche Arzneimittel mithilfe innovativer wissenschaftlicher Methoden und Technologien neue Medikamente zu entwickeln.

Dieses Projekt schafft die Grundlage für eine rationale, evidenzbasierte Identifizierung möglichst effektiver Extrakte aus Heilpflanzen. Und es trägt maßgeblich zur Qualitätssicherung pflanzenbasierter Arzneimittel bei.
 

Hintergrund: Was ist Phytotherapie?

Im Zentrum der Betrachtung westlicher Humanmediziner stehen Erkrankungen, deren Verursacher wie Bakterien, Viren oder chemische Substanzen sie mithilfe von Medikamenten bekämpfen. Veränderungen in der Ernährung und den Lebensgewohnheiten und der Anstieg des Lebensalters bringen in vielen Regionen der Welt neue Leiden mit sich: Herz-Kreislauf Erkrankungen, Krebs, aber auch Allergien und Autoimmunkrankheiten.

Neue Wirkstoffe für die Behandlung von Infektionen, Krebs oder Herz-Kreislauf Erkrankungen zu entwickeln, ist jedoch aufwändig und teuer. Nur wenige Substanzen schaffen es bis zur Zulassung als Arzneimittel.

Ärzte sehen sich häufig als Kämpfer gegen Krankheiten, ihre Waffen sind Medikamente. Doch manche ihrer Waffen werden stumpf. Neue Mittel sind kaum in Sicht.

Die westliche Medizin baut seit Jahrzehnten auf das Durchsuchen riesiger Bibliotheken synthetischer Substanzen nach Kandidaten, die zum Beispiel antibiotische Wirkung zeigen. Bis ein potentieller Wirkstoff tatsächlich zur Behandlung von Menschen verwendet werden kann, vergeht viel Zeit. Gleichzeitig beobachten Ärzte und Wissenschaftler mit zunehmender Besorgnis die Ausbreitung Antibiotika-resistenter Bakterien. Einem der schlagkräftigsten Verbündeten der Menschheit gegen Infektionskrankheiten droht damit selber das Aus: Seit der Erfindung des Penicillins sind wir es gewohnt, bakterielle Infektionen mit Antibiotika zu behandeln - nun büßen diese zunehmend ihre Wirksamkeit ein. Gegen den zweiten großen Verursacher von Infektionskrankheiten, die Viren, kennt die Medizin bis heute wenige Mittel. Ihr minimaler Stoffwechsel bietet wenig Angriffspunkte für synthetische Arzneimittel und die hohe Wandelbarkeit vieler Viren erschwert die Entwicklung nachhaltig wirksamer Impfstoffe. Infektionen stehen  noch immer weit oben auf der Liste der weltweiten Todesursachen.

Viele Kulturen schätzen und nutzen die heilende Kraft pflanzlicher Mittel

Traditionelle Pflanzenheilkunde (Phytomedizin) betrachtet dagegen den Menschen als Ganzes. Sie wird nicht nur zur Behandlung von akuten Leiden verwendet, sondern zur Stärkung der Gesundheit insgesamt. In vielen Kulturen ist sie fester Bestandteil medizinischer Bräuche. Sie basiert auf der Heilpflanzenkunde, dem Wissen um verschiedenste Heilpflanzen, deren Wirkung und Anwendung.

Definition Phytotherapie: Die Heilung, Linderung und Vorbeugung von Krankheiten und Beschwerden durch Arzneipflanzen, durch deren Teile wie Blüten, Wurzeln oder Blätter, durch Pflanzenbestandteile wie ätherische Öle oder durch Zubereitungen aus Arzneipflanzen (Phytopharmaka) wie Trockenextrakte, Tinkturen oder Presssäfte. (Gesellschaft für Phytotherapie e.V. )

Vielen Europäern ist Hildegard von Bingens Kräuterkunde als frühe Form der Phytotherapie ein Begriff. Als Begründer der wissenschaftlichen Pflanzenheilkunde gilt Rudolf Fritz Weiss, der Berliner Facharzt für Innere Medizin und Professor für Phytotherapie. Seine gesammelten Vorlesungen sind als “Die Pflanzenheilkunde in der ärztlichen Praxis” veröffentlicht.
Seit Jahrhunderten vertrauen Asiaten auf die traditionelle Chinesische Medizin, in der Heilpflanzen eine tragende Rolle spielen und aus der sich auch die Japanische Heilkunst entwickelt hat. Viele Asiaten nutzen heute die pflanzlichen Zubereitungen wie Tees und Tinkturen als Ergänzung zu modernen synthetischen Arzneimitteln.
Auch die traditionelle Heilkunde Afrikas nutzt die Wirkung von Heilpflanzen. Seit 1977 fördert die WHO die überlieferte Medizin der Entwicklungsländer, weil sie die Relevanz der günstigen und verfügbaren Heilmittel für die Grundversorgung insbesondere der ländlichen Bevölkerung erkannt hat. Die Erkenntnis geht einher mit einem Interesse internationaler Mediziner und Forscher an der Heilpflanzenkunde Asiens und Afrikas.

Neue Therapien dank alter Bekannter: Pflanzen als Arzneimittel-Lieferanten

Heilpflanzen und die aus ihnen gewonnenen Arzneimittel erfahren auch in Industrieländern steigendes Interesse. Phytopharmaka machten 2016 in Deutschland über zwanzig Prozent vom Umsatz der Selbstmedikation aus. Weltweit vertrauen Menschen auf Pflanzenheilkunde; manche, weil sie sich kommerzielle Medikamente nicht leisten können, andere, weil sie von der Wirkung der pflanzlichen Präparate überzeugt sind.
Auch wissenschaftliche Gruppen in Deutschland untersuchen die Wirkung und Wirksamkeit aus Pflanzen gewonnener Substanzen. Sie haben das Potential der Phytotherapie erkannt, konventionelle Arzneimittel etwa in der Behandlung von Infektionskrankheiten oder auch entzündlichen Erkrankungen zu ergänzen oder zu ersetzen. In der Therapie von Krebspatienten geht es häufig um einen ganzheitlichen Ansatz, wodurch auch Begleittherapien eine hohe Bedeutung haben: Mittel aus Heilpflanzen können helfen, Nebenwirkungen zu lindern, Depressionen abzuwenden und die Lebensqualität zu steigern.
Zu den untersuchten Gewächsen gehören die Besenheide, Strauchpaeonie oder Kurkuma: alte Bekannte aus überlieferten Anwendungen der Heilpflanzenkunde wie der Chinesischen Medizin oder der ayurvedischen Pflanzenheilkunde. Viele der identifizierten sekundären Pflanzenstoffe aus diesen Heilpflanzen dienen natürlicherweise als Schutz vor Fressfeinden oder Krankheitserregern. Somit ist es nur logisch, zu testen, ob sie auch beim Menschen antimikrobiell wirken oder das Immunsystem stärken können. Es lohnt sich für die Wissenschaft, den Blick der Phytotherapie auf die Natur als Vorbild und Quelle heilender Verfahren zu teilen.
Vereinzelt haben es traditionell angewandte Mittel bereits in die westliche Humanmedizin geschafft. So wurde die pazifische Eibe Taxus schon vor weit über tausend Jahren in China zur Therapie von Krebs verwendet. In einem Screen indischer und amerikanischer Forscher zeigte das Rindenextrakt zytotoxische Aktivität. Auf dem Wirkstoff Taxol  basieren heute diverse Medikamente, die in der Krebstherapie eingesetzt werden. Die Verwendung von Taxol kann als erfolgreiches Beispiel moderner Phytotherapie bezeichnet werden.
 

Vorhaben: Identifikation und Gewinnung standardisierter Wirkstoffpräparate

Die Forscher des Fraunhofer-Projekts “Innovationen für Medikamente aus Pflanzen” nutzen die Erfahrungen aus überlieferter europäischer, afrikanischer und asiatischer Pflanzenheilkunde. Sie vereinen das alte Wissen mit modernster Technologie und wissenschaftlichen Methoden.
Mithilfe innovativer Verfahren werden sie gezielt Substanzen aus Heilpflanzen identifizieren, um diese zu neuen Arzneimitteln zu entwickeln. Mit Blick auf den medizinischen Bedarf konzentriert sich die Suche auf pflanzliche Heilmittel (Phytopharmaka) gegen bakterielle Infektionen, entzündliche Erkrankungen und Mittel zur Förderung der Wundheilung.

Das Projekt vereint Wissen aus traditioneller Pflanzenheilkunde mit modernster Technologie und innovativen Methoden.

Ausgewählte Arzneipflanzen, deren medizinische Wirkung und therapeutische Anwendung in der Pflanzenheilkunde beschrieben ist, werden auf ihre wirksamen Inhaltsstoffe untersucht. Die beteiligten Wissenschaftler treffen ihre Auswahl in enger Zusammenarbeit mit chinesischen Ärzten und Ärztinnen, die sowohl langjährige Erfahrung in der überlieferten Pflanzenheilkunde wie auch fundierte Kenntnisse der westlichen Medizin besitzen. Unter den ausgesuchten Kandidaten finden sich alte Bekannte wie Ingwer, Arnika oder Kamille aber auch exotischere Gewächse wie die tropische Brillantaisia kirungae oder das “himmlische Kraut” Siegesbeckia orientalis. Für zahlreiche chinesische und afrikanische Heilpflanzen existieren erste wissenschaftliche Studien zur medizinischen Wirksamkeit.
 

Artidentifikation und Authentifizierung

Überlieferte Rezepte der chinesischen Medizin beinhalten fast immer verschiedene Bestandteile. Die einzelnen Heilpflanzen sind in dem Gemisch oft nicht mehr zu identifizieren. Zudem haben sich durch Überlieferung und teilweise mehrfache Übersetzung in andere Sprachen Unklarheiten über die Identität der verwendeten Kräuter eingeschlichen. Eine erste Herausforderung für die Wissenschaftler ist daher die eindeutige Artidentifizierung der verwendeten Gewächse. Sie verfolgen einen Ansatz, der auf genetischem Barcoding, mikroskopischer und morphologischer Untersuchungen basiert. Die molekulare Authentifikation der Heilpflanzen wird begleitet von chemischen und metabolomischen Analysen der aktiven Inhaltsstoffe und bioinformatischen Strategien zur Aufklärung funktionaler Interaktionen in den enthaltenen Stoffgemischen.
 

Zucht und Anbau

In weiteren Teilprojekten etablieren Wissenschaftler authentifiziertes und standardisiertes Ausgangsmaterial - Blätter, Wurzeln, Blüten, Pflanzenteile oder ganze Pflanzen - für die Extraktion der wirksamen Inhaltsstoffe.
In Asien wie Afrika werden die traditionellen Heilmittel fast ausschließlich aus wild wachsenden Kräutern hergestellt. Diese variieren je nach Wachstumsbedingungen stark in Wirkstoffgehalt und -zusammensetzung. Zudem sind zahlreiche afrikanische Heilkräuter bereits vom Aussterben bedroht, weil sie in großen Mengen für die medizinische Behandlung der weniger zahlungskräftigen Bevölkerung verwendet werden.
Neue Zuchtformen ausgewählter Heilpflanzen werden im Forschungsprojekt etabliert. Neben der Kultur ganzer Pflanzen im Freiland oder in Gewächshäusern sind in besonderen Fällen auch Vertical Farming und Zellsuspensionskulturen mögliche Kultivierungsformen. Der kontrollierte Anbau schließt Kontaminationen wie zum Beispiel mit Schwermetallen oder Pflanzenschutzmitteln aus. Zucht und Anbau sind darauf ausgelegt, maximale Qualität und Sicherheit des Materials zu garantieren und die höchstmögliche Wirksamkeit der gewonnenen Substanzen zu erzielen. Neben der Rückführung von Erkenntnissen aus dem Forschungsprojekt in die Ursprüngsländer sind Anbauverträge mit dortigen Bauern geplant, um den Erhalt der Biodiversität zu fördern.

Die Ausgangsstoffe und Verfahren für die Gewinnung von Phytopharmaka aus Heilpflanzen zu standardisieren, ist ein essentieller Teil des Vorhabens. Die Einhaltung strenger Standards in der Prozesskette ist Grundlage für die Optimierung pflanzlicher Extrakte und neuer Gemischformen. Automatisierung und Robotisierung vieler Arbeitsschritte ermöglichen die präzise Standardisierung der Abläufe.
 

Extraktion und Identifikation wirksamer Substanzen

Um die wirksamen Substanzen schonend und effizient aus den Pflanzen zu gewinnen, entwickeln und etablieren die beteiligten Wissenschaftler innovative Extraktionsprozesse. Dank der state-of-the-art apparativen Ausstattung der Institute und der umfangreichen methodischen Expertise der Beteiligten ist der Verbund für diese Arbeiten optimal aufgestellt. Die Einrichtungen sind technisch ausgestattet und ihre Mitarbeiter qualifiziert, die komplexen Extraktions- und Aufarbeitungsprozesse unter Bedingungen der Guten Herstellungspraxis (GMP) durchzuführen.

Ein entscheidendes Hindernis auf dem Weg zur Erprobung und Zulassung natürlicher Substanzen als Arzneimittel ist die Komplexität der Gemische, in denen sie in der Pflanze vorliegen. Mithilfe modernster Technik können die Forscher die Inhaltsstoffe pflanzlicher Extrakte qualitativ und quantitativ detailliert analysieren. Die moderne Infrastruktur und technische Ausstattung der Institute erlaubt ihnen, in diesem Projekt maßgeschneiderte analytische Strategien verfolgen. Dabei auch wirksame Einzelstoffe zu identifizieren, zu isolieren und zu charakterisieren, ist ein erklärtes Ziel des Fraunhofer-Projekts.
 

Validierung und Wirksamkeit

Vielversprechende Substanzen können die Wissenschaftler des Forschungsverbundes und beteiligter Partner umfassend auf toxikologische Eigenschaften und Wirkstoffkinetik untersuchen. Dafür verfügen sie über diverse, gut etablierte In-vitro-, Ex-vivo- und In-vivo-Systeme und umfangreiche Expertise mit biochemischen, spektroskopischen und mikroskopischen Analyseverfahren. Innerhalb des Projektes können die Forscher für diese Arbeiten beispielsweise dreidimensionale humane Gewebemodelle, Organs-on-a-Chip und induzierte pluripotente Stammzellen nutzen. Dank dieser tierversuchsfreien Verfahren können viele toxikologische Parameter auf ethisch unbedenkliche und effiziente Art untersucht werden.

Die Projektbeteiligten beziehen frühzeitig die zuständigen Aufsichtsbehörden in den Entwicklungsprozess ein. So können sie Erkenntnisse aus den Studien ohne Verzögerung in die klinische Anwendung überführen. Innerhalb der Einrichtungen des Fraunhofer Verbundes Life Sciences können für bestimmte Indikationen Phase-I sowie spätere klinische Studien an Patienten durchgeführt werden.  Studien zu einer Vielzahl von entzündlichen und chronischen Autoimmunerkrankungen sind möglich.

Wir bei Fraunhofer haben den Willen und die Fähigkeit, die heilende Kraft von Pflanzen aufzuspüren und in moderne Arzneimittel zu verwandeln.
(Prof. Steffen Mitzner, Fraunhofer IZI-EXIM)


Zentraler Ansatz: lückenlose Standardisierung

Die Entwicklung standardisierter Ausgangsmaterialien, Analyse- und Extraktionsverfahren und die Qualitätssicherung entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Produktion bis zum Proof-of-Concept für ein pflanzliches Arzneimittel ist der zentrale Ansatz des Projekts. Sie ist unabdingbare Voraussetzung, um zu gewährleisten, dass ausschließlich definierte Mengen von Wirkstoffen gleichbleibender Qualität für die Herstellung von Phytopharmaka zum Einsatz kommen. So bilden die Erkenntnisse aus dem Projekt die Grundlage für wirksame und verträgliche Anwendungen von Phytotherapie nach modernen Qualitätsstandards und regulatorischen Anforderungen.

Unser visionäres Projekt begegnet einem drängenden medizinischen Bedarf. Unterstützen Sie uns mit Ihrer großzügigen Spende und bleiben Sie Teil des Projektes. Einzelspender ab einer Spendenhöhe von mindestens 100.000 Euro werden von uns regelmäßig über den Projektfortschritt informiert. Sie erhalten außerdem die Möglichkeit, persönlich Einblicke in unser Projekt zu nehmen und unseren Forschern über die Schulter zu schauen.

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Spende für das Projekt Innovationen für Medikamente aus Pflanzen

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Weitere Informationen:

Wissenschaftliche Ansprechpartner

Steffen Mitzner

Contact Press / Media

Prof. Dr. med. Steffen Mitzner

Fraunhofer IZI-EXIM