Ein internationales Forschungsteam hat einen Durchbruch bei der biotechnologischen Herstellung von Doxorubicin erzielt, einem zentralen Chemotherapeutikum. Die Wissenschaftler identifizierten und beseitigten molekulare Engpässe, die die natürliche Produktion des Wirkstoffs seit über 50 Jahren stark einschränkten.

Doxorubicin wird seit den 1970er Jahren zur Behandlung verschiedener Krebserkrankungen eingesetzt, darunter Brustkrebs, Blasenkrebs, Lymphome und Karzinome. Jährlich erhalten mehr als eine Million Patienten das Medikament. Bakterien produzieren den Wirkstoff jedoch natürlicherweise sehr ineffizient, weshalb die Pharmaindustrie auf teure, mehrstufige halbsynthetische Verfahren angewiesen ist.

Das Team aus sechs Laboren – der Universität Turku (Finnland), drei US-amerikanischen und zwei niederländischen Einrichtungen in Leiden – erkannte drei zentrale Limitierungen. Erstens fehlten geeignete Redox-Partner (Fdx4 und FdR3), die den notwendigen Elektronenfluss für das schlüsselbildende Enzym bereitstellen. Zweitens bindet das Protein DnrV Doxorubicin wie ein Schwamm und verhindert so eine Rückkopplungshemmung der Produktion. Drittens zeigte eine Röntgenkristallstrukturanalyse, dass das Molekül im Enzym ungünstig positioniert ist, was die Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamt.

Durch gezieltes Engineering einer neuen Bakterienstamms konnten die Forscher die Doxorubicin-Ausbeute um 180 Prozent gegenüber aktuellen industriellen Standards steigern.

Zur Umsetzung in die Praxis wurde an der Universität Turku das Spin-off-Unternehmen Meta-Cells Oy gegründet. Es soll die Technologien kommerzialisieren und eine nachhaltige, vollständig biosynthetische Produktion essenzieller Antibiotika und Zytostatika ermöglichen. Dies verspricht eine umweltfreundlichere und zuverlässigere Versorgung mit lebenswichtigen Arzneimitteln.

Die Studie erschien in „Nature Communications“ (DOI: 10.1038/s41467-026-69194-6).

Original Paper:

Metabolic engineering of doxorubicin biosynthesis through P450-redox partner optimization and structural analysis of DoxA | Nature Communications

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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