Pharmazie-Prof: „Pilze sind wunderbare Chemiker”

Berlin -

Phoenix hat kürzlich innovative Forschungsprojekte der Pharmazie mit einem Preis geehrt. Einer der Gewinner ist Professor Dr. Dirk Hoffmeister vom Institut für Pharmazeutische Mikrobiologie der Universität Jena. Er deckte zusammen mit seinem Team den enzymatischen Biosyntheseweg von Psilocybin auf, einem Inhaltsstoff der sogenannten Zauberpilze. Gegenüber APOTHEKE ADHOC erzählt er unter anderem, warum er von Pilzen fasziniert ist, und verrät außerdem, was er mit dem Geld vorhat.

Seine wissenschaftliche Neugier zu den Zauberpilzen begann eigenem Bekunden vor 15 Jahren. „Es war ein langer Prozess“, sagt Hoffmeister. Er wollte damals wissen, wie „die Biosynthese funktioniert“. „Ich war nicht der Erste, der sich diese Frage gestellt hat“, ergänzt er. „Aufbauend zu den Arbeiten Ende der 60er-Jahre wollte ich herausfinden, welche Enzyme an der Synthese beteiligt sind.“ Bislang blieb diese unklar, obwohl die Molekülstruktur von Psilocybin seit mehreren Jahrzehnten bekannt ist.

Die Substanz findet in der Forschung derzeit große Beachtung, da sie ein potenzieller Wirkstoffkandidat für die Therapie der Depression ist. In mehreren klinischen Studien wird aktuell die Wirkung am Menschen getestet. Eine besondere Rolle spiele in diesem Zusammenhang das in den USA ansässige Usona-Institut: „Die Stiftung fördert wissenschaftliche Arbeit mit dem Ziel, für Psilocybin FDA- und EMA-Zulassungen zu bekommen.“ Aktuell werde eine Niederlassung in Deutschland gegründet, um die Aktivitäten auszuweiten.

Die Wissenschaftler um Hoffmeister haben es geschafft, das Molekül erstmals enzymatisch zu synthetisieren. Sie charakterisierten vier Psilocybin-Biosyntheseenzyme: PsiD, das eine neue Klasse pilzlicher l-Tryptophan-Decarboxylasen darstellt, PsiK, das den Phosphotransfer-Schritt katalysiert, die Methyltransferase PsiM, die den N-Methyltransfer als terminalen Biosyntheseschritt katalysiert, und PsiH, eine Monooxygenase. In einer kombinierten PsiD/PsiK/PsiM-Reaktion wurde Psilocybin enzymatisch schrittweise ausgehend von 4-Hydroxy-1-tryptophan synthetisiert. Die Studienergebnisse könnten die Grundlage für die biotechnologische Produktion des Wirkstoffs bilden.

Prämiert wurde das Forschungsprojekt mit 10.000 Euro. „Ich habe mich gefreut, dass die Arbeit ausgezeichnet wurde. Das ist eine Bestätigung für den Arbeitskreis, dass die wissenschaftliche Richtung stimmt“, so der Professor. Er weiß auch schon, was er mit dem Geld macht: „Wir investieren wieder in die Wissenschaft und genauer gesagt in Sachwerte. Wir möchten mit dem Geld die Analyseninstrumente aufrüsten und die Infrastruktur ausbauen, damit die Doktoranden bessere Arbeitsbedingungen haben.“

Zauberpilze enthalten die Indolalkaloide Psilocybin und Psilocin. Psilocybin ist ein Prodrug und dephosphoryliert im Körper rasch zum Psilocin, der eigentlich psychoaktiven Verbindung. Pilze mit diesen Wirkstoffen sind in Anlage I zu § 1 Abs. 1 des Betäubungsmittelgesetz (BtMG) aufgelistet und somit nicht verkehrsfähig. Jeglicher Umgang mit diesen Substanzen ist generell verboten. Doch Wissenschaftler wie Hoffmeister können zu Forschungszwecken eine Ausnahmegenehmigung beantragen. Damit verbunden ist eine Dokumentation der Mengen, vergleichbar mit der Handhabe in der Apotheke.

Die Teilnahme am BtM-Verkehr erklärt der Mikrobiologe wie folgt: „Zuerst muss das beim Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) beantragt werden. Man bekommt dann den Umgang mit bestimmten Substanzen und damit verbundene Höchstmengen genehmigt. Danach müssen zweimal im Jahr ,Veränderungen der Mengen‘ der Bundesopiumstelle gemeldet werden.“ Dem Wissenschaftler zufolge sind die Pilze erstmal nicht über das BtMG abgedeckt, sondern nur die Substanzen Psilocybin und dessen Derivate.

Seine Arbeiten führe er zunächst mit Mycel-Kulturen durch, die beispielsweise über die Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) bezogen werden könnten. Diese Kulturen würden im Kühlschrank in einem Nährboden gelagert. „Nach dem sie in ein anderes, geeignetes Medium gebracht werden, werden sie zum Fruchten gebracht. Später entstehen die Fruchtkörper und erst dann beginnt die Produktion der BtM. Beispielsweise können 10 mg Psilocybin gewonnen werden, die wir dann als entsprechenden BtM-Zugang dokumentieren müssen.“

Hoffmeister ist begeistert von Pilzen aller Art und nicht nur von Zauberpilzen. „Pilze sind wunderbare Chemiker“, erklärt er. „Sie können atemberaubend viele Substanzen produzieren.“ Doch trotzdem ist er nicht nur Pilz-Forscher. Aus seinem Alltag berichtet er: „Zum einen bin ich in der Studentenausbildung tätig, dabei halte ich hauptsächlich im Grundstudium Vorlesungen. Außerdem bin ich als Studiendekan der Fakultät für Biowissenschaften in der Gremienarbeit stark involviert. Und drittens bin ich in der Forschung eingebunden und bespreche beispielsweise Projekte mit meinen Doktoranden.“

Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören die biochemische und genetische Grundlagen des pilzlichen Sekundärstoffwechsels, Naturstoffe aus Basidiomyceten sowie Ralstonia solanacearum sowie mikrobielle Peptidsynthetasen. Hoffmeister hat an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg in Pharmazeutischer Biologie und Biotechnologie habilitiert. Seit 2014 ist er in Jena W3-Professor für Pharmazeutische Mikrobiologie an der Friedrich-Schiller-Universität und am Hans-Knöll-Institut.