Zucker und Hefe: Die Zutaten könnten bald reichen, um Schmerzmittel wie Morphium günstig herzustellen. Für Pharmafirmen wäre es ein Durchbruch - die Technik könnte aber auch missbraucht werden.
Morphium-Hefe im Labor: Gentechnisch veränderte Zellen (r.) stellen Vorstufen des Betäubungsmittels her
Wenn nichts mehr geht, helfen oft nur noch starke Betäubungsmittel. Das Opiat Morphium etwa kann die Schmerzen todkranker Menschen lindern. Doch es gibt eine Kehrseite, den illegalen Drogenkonsum: Etwa 16 Millionen Menschen weltweit sind von Opiaten und verwandten Stoffen wie Heroin abhängig.
Nun sind Forscher kurz davor, die Herstellung der Substanzen mithilfe von Bierhefe extrem zu vereinfachen - mit dem Risiko, dass auch Drogenköche den Fortschritt nutzen. Für die günstige Massenproduktion der Betäubungsmittel könnten bald ein wenig Zucker und eine gentechnisch veränderte Hefe ausreichen. Bislang werden Morphium und andere Opiate aus Schlafmohn hergestellt, für den es in vielen Staaten strenge Anbauauflagen gibt. Zudem kostet es viel Zeit und Ressourcen, die Pflanzen zu kultivieren.
Manipulation zur Morphium-Hefe
John Dueber von der University of California in Berkeley und Kollegen haben Hefezellen nun so manipuliert, dass diese aus Zucker den Schlafmohn-Bestandteil Reticulin produzieren - eine Vorstufe zahlreicher Opiate wie Morphium oder Codein, aber auch von Antibiotika, dem krampflösenden Wirkstoff Papaverin und einiger Krebsmedikamente. Dazu schleusten sie unter anderem Gene aus der Zuckerrübe in die Hefe ein, berichten die Forscher im Fachmagazin "Nature Chemical Biology".
Der zweite Teil der Reaktion vom Reticulin zum fertigen Morphium ist bereits aus früheren Versuchen mit gentechnisch veränderter Hefe bekannt. "Wir kennen jetzt alle Umbauschritte vom Zucker zum Morphium und müssen sie nur noch zusammenfügen", sagt Dueber. Er geht davon aus, dass es nur noch wenige Jahre dauern wird, bis beide Reaktionsteile in einem Hefestamm industriell genutzt werden können.
Risiko: Illegale Drogenküche
Mit der Morphium-Hefe könnten die Betäubungsmittel dann günstiger und unter kontrollierten Bedingungen im Labor produziert werden. Vielleicht ist es sogar möglich, das Morphium durch weitere gentechnische Veränderungen in der Hefe so zu verändern, dass es Patienten weniger schnell abhängig macht.
Mit den Mikroorganismen könnte im Prinzip aber auch jeder zu Hause Morphium produzieren. Dazu genüge ein Heimset zum Bierbrauen aus dem Internet, warnen in einem Begleitkommentar die Politikprofessoren Kenneth Oye und Chappel Lawson vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge sowie Tania Bubela von der University of Alberta im kanadischen Edmonton.
"Das Forschungsgebiet entwickelt sich überraschend schnell, wir müssen schneller sein, um einen möglichen Missbrauch zu verhindern", sagt auch Forscher Dueber. Oye, Lawson und Bubela schlagen verschiedene Kontrollmechanismen vor:
- Die Hefe könnte so manipuliert werden, dass sie nur Morphium-ähnliche Stoffe wie Thebain herstellt, die auf dem Schwarzmarkt kaum Geld bringen. Zusätzlich könne man die Hefe von Nährstoffen abhängig machen, die es in der Natur nicht gibt.
- Firmen, die DNA-Sequenzen vertreiben, sollten Anfragen nach den für die Hefe nötigen Gen-Abschnitten durchsuchen. Indem die Sequenzen nicht verkauft werden, könne man es kriminellen Banden schwer machen, selbst eine Morphium-Hefe zu züchten.
- Nur ausgewählte Labore sollten mit der Hefe arbeiten dürfen. Wie in Hochsicherheitslaboren müsse kontrolliert werden, dass die Hefe auch dort bleibt. Eine Verpflichtungserklärung, die Hefestämme nicht weiterzugeben und Strafen bei Verstoß seien denkbar.
- Gesetze, die den Verkauf und die Weitergabe von Opiaten regeln, müssten künftig auch für die Hefe gelten.
Präzedenzfall für weitere "Dual-Use"-Technologien
Der Einsatz eigentlich nützlicher Techniken zum möglichen Schaden der Menschen ist seit Jahrzehnten Thema in der Wissenschaft. Dass die Morphium-Hefe-Forscher frühzeitig auf mögliche Risiken hingewiesen haben, sei ein wichtiges Signal, schreibe Oye und Lawson. Daraus könne ein Präzedenzfall für weitere neue Technologien werden.
Derzeit diskutieren Forscher auch, inwieweit die einfache und günstige Genmanipulations-Methode CRISPR/Cas9 genutzt werden sollte, um menschliche Embryonen genetisch zu verändern. Allerdings begann die öffentliche Diskussion zum Umgang mit der Technik erst, als mit ihr bereits an menschlichen Embryonen experimentiert wurde.
Auch die Risiken von Experimenten mit leichter übertragbar gemachten Krankheitserregern, wie 2012 beim Vogelgrippevirus H5N1, wurden erst öffentlich diskutiert, als die Experimente schon stattgefunden hatten. Bis heute fürchten Kritiker, manipulierte Erreger könnten aus den Hochsicherheitslaboren entfliehen, oder die Technik könnte genutzt werden, um Biowaffen herzustellen.
Zusammenfassung: Mit einer gentechnisch veränderten Hefe haben Forscher aus Zucker die Morphium-Vorstufe Reticulin hergestellt. Die Produktion von Morphium und anderen starken Betäubungsmitteln aus Reticulin mithilfe von Hefe ist bereits aus früheren Experimenten bekannt. Schon bald könnten die Stoffe demnach in großem Maße industriell hergestellt werden. Experten fürchten, dass die Technik zur Heroinproduktion missbraucht wird.
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