Wespen können eine Bedrohung sein, so manches Picknick vermiesen und fruchttragende Bäume zur Gefahrenzone werden lassen. Doch das Gift einer ganz bestimmten Wespengattung ist dafür bekannt, ein Mittel zu enthalten, das gegen Krebs wirkt: Jetzt haben Wissenschaftler exakt herausgefunden, wie ein Toxin aus dem Wespengift die Krebszellen ausschaltet.
Eine brasilianische, hochaggressive Wespenart verteidigt sich mit einem Gift, das ein antimikrobielles Peptid enthält. Diese Substanz soll auch gegen Krebs wirksam sein.
Die Wespengattung Polybia Paulista produziert ein antimikrobielles Peptid, bekannt als Polybia MP1. Dieses ist offenbar in der Lage, mehrere Formen von Krebszellen zu blockieren, darunter Prostata– und Blasenkrebszellen und ebenfalls gegen diverse Medikamente resistente Leukämie-Zellen.
Ungeachtet dessen, dass das antimikrobielle Peptid großes Potential zu haben scheint, um in Krebsbehandlungen erfolgreich zu sein, suchten Experten bislang noch angestrengt nach einer Erklärung dafür, wie genau die Krebszellen ausgeschaltet werden.
Jetzt scheint das Rätsel gelöst: Lipide, wasserlösliche Substanzen, die am Strukturaufbau von Zellmembranen beteiligt sind und auf der Oberfläche der Krebszellen sitzen, werden vom Wespengift gezielt angegriffen. Dadurch entstehen Lücken in der Hülle der Zellen, lebenswichtige Zellmoleküle lösen sich aus der Zelle und gelangen nach außen.
„Krebstherapien, bei denen die Lipid-Zusammensetzung der Zellmembran angegriffen wird, würden eine völlig neue Klasse von Medikament darstellen“, erklärt Studienleiter Paul Beales von der Universität Leeds in Großbritannien. Für die Entwicklung neuer Kombinationstherapien, bei denen mehrere Medikamente gleichzeitig eingesetzt werden, um die Krebszellen auf unterschiedliche Weise zu bekämpfen, wäre dies ein Durchbruch.
Das Wissenschaftlerteam ging davon aus, dass der Mechanismus hinter der Wirkung von MP1 auf dem Unterschied in der Zellmembran zwischen gesunden und Krebszellen beruht.
Ein maßgeblicher Unterschied ist die Positionierung von zwei Lipiden, die Teile der Zellmembran bilden: Phosphatidylserine (PS) und Phosphatidylethanolamine (PE). In Krebszellen sind PS und PE in der äußeren Zellmembrane mehr nach außen positioniert, in gesunden Zellen in der inneren Zellumhüllung.
MP1 lässt dabei Poren in der Membrane entstehen, die groß genug sind, dass ganze Moleküle aus der Krebszelle „ausbrechen“ und diese damit zum Absterben verdammt.
Um ihre Hypothesen zu testen, entwickelten die Experten entsprechende Modell-Membranen im Labor. Einige davon enthielten PS, andere PE und einige davon enthielten beide. Diese Modelle setzte man nun dem Einfluss des Wespen-Peptides aus und beobachtet, was geschah.
Diverse Membran-Durchdringungs-Versuche wurden mittels bildgebender Technologie verfolgt. Damit wurde deutlich sichtbar, dass PS die Bindung der antimikrobiellen Peptide an die Zellmembranen erleichterte, während die Präsenz von PE dafür sorgte, dass die Membran rasch durchbrochen und durchlöchert wurde.
Die Bildung dieser Löcher war der Schlüssel dazu, dass MP1 die Krebszellen abtötete. Studienautor João Ruggiero Neto von der São Paulo Staatsuniversität in Brasilien erklärt dazu: „Innerhalb von Sekunden bildeten sich große Poren, die es erlaubten, dass wichtig Moleküle wie RNA und Proteine aus dem Inneren der Zelle nach außen gelangten. Die dramatisch verstärkte Durchlässigkeit in der Zellmembran, die PE erzeugt hatte und die Größe der entstandenen Poren waren erstaunlich.“
Im nächsten Schritt planen die Forscher, mit einer speziell angepassten Aminosäurensequenz von MP1 zu arbeiten. Damit wären sie in der Lage, zu untersuchen, wie die MP1-Struktur sich auf die Funktion auswirkt, und entsprechend die krebstötenden Eigenschaften für therapeutische Zwecke zu verstärken.
„Verstehen wir erst die Mechanismen dieses Peptids, können wir auch sein therapeutisches Potential ermitteln und kontrollieren“, fasst Dr. Beales zusammen. „Da sich gezeigt hat, dass das Peptid im Labor zwischen Krebszellen und gesunden Zellen unterscheidet, ist es womöglich sicher und frei von Nebenwirkungen, doch das muss noch im Detail nachgeprüft werden.“
Wespen sind nicht die einzigen Lebewesen, die solche heilsamen Substanzen produzieren. Spinnen, Bienen, Skorpione und Frösche, Gila-Echsen und Schlangen etwa können ebenfalls zur Herstellung wertvoller und wirksamer Heilmittel beitragen.