Algen für die Augen

»Den Fucoidanen werden nicht nur anti­inflammatorische, antiangiogenetische, antimetastatische, antivirale, antibio­tische und komplementinhibierende, sondern auch VEGF-hemmende Eigenschaften zugesprochen, was sie für eine Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration als häufigste Ursache für Erblindung in der westlichen Welt besonders interessant erscheinen lässt«, sagte Klettner im Gespräch mit der PZ. Das Projekt steht noch am Anfang. Doch bereits heute zeichne sich ab, dass das medizinische und pharmazeutische ­Potenzial der Fucoidane bedeutsam ist, so die Ophthalmologin.

Wie Alginate, Agar und Carrageenane zählen Fucoidane zu den Inhaltsstoffen, die als Strukturpolysaccharide in den Zellwänden und der Interzellularsubstanz von Braun- und Rotalgen enthalten sind. Charakteristisch für die Fucoidane ist das Vorkommen unter anderem von sulfatierter L-Fucose (6-Desoxy-L-Galactose), wobei der Fucose-Gehalt beziehungsweise die Art ihrer Sulfatierung und glykosidischen Verknüpfung sehr variabel sind.

»Anlass für unsere Forschungsaktivitäten war ein Zufall«, so Klettner. Seit Langem untersucht ihre Arbeitsgruppe in vitro die Eigenschaften der VEGF-Hemmer Bevacizumab und Ranibizumab zur Therapie der exsudativen (feuchten) Form der altersbedingten Makuladegeneration (AMD). Die Pathogenese ist komplex und multifaktoriell, wobei dem Wachstumsfaktor VEGF eine bedeutende Rolle zukommt. Im Rahmen ausgewählter Tests zur Effektivität von Bevacizumab in der AMD-Behandlung, bei denen Fucoidane aus der Braunalge Fucus vesiculosus lediglich als chemisches Hilfsmittel eingesetzt wurden, habe sich gezeigt, dass der Angiogenesehemmer die Proteinexpression von VEGF in Kombination mit Fucoidanen signifikant stärker reduziert als allein. »Aufgrund dieser Entdeckung sind wir den Effekten von Fucoidanen weiter nachgegangen«, sagte Klettner. In Arbeiten an Zellen des retinalen Pigment­epithels (RPE) und an RPE/Aderhaut-Kulturen bestätigte sich, dass Fucoidane sowohl die Expression als auch die ­Sekretion von VEGF reduzieren und in Kombination mit Bevacizumab eine ­additive Wirkung zeigen.

In Kooperation mit Professor Dr. Susanne Alban vom Pharmazeutischen Institut der Christian-Albrechts-Universität (CAU) in Kiel sei es letztlich gelungen, das grenzüberschreitende Interreg-Projekt FucoSan zu initiieren. Gemeinsam konnten dann Wissenschaftler der Technischen Universität Lyngby bei ­Kopenhagen sowie der Süddänischen Universität und des Universitätsklinikums Odense für das Projekt gewonnen werden. Als zusätzliche Kooperations­partner konnten darüber hinaus das Geomar-Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung sowie die in Kiel ansässigen Firmen oceanBasis und Coastal Research & Management für das Projekt begeistert werden, wobei Letztere für die Bereitstellung und Kultivierung der Algen verantwortlich sind. Das Institut für Innovationsforschung der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultät der CAU sowie das Mads Clausen Institut der Süddänischen Universitäten mit Hauptsitz in Odense unterstützen das Vorhaben hinsichtlich der späteren wirtschaftlichen Nutzung der wissenschaftlichen Erkenntnisse. Das Projekt wird seit 2017 bis 2020 von der Europä­ischen Union mit einer Gesamtsumme von 2,2 Millionen Euro gefördert.

Seit Langem erfolgreich in der ­Algenforschung tätig, hat Alban bereits in früheren Untersuchungen Spezifika der Fucoidane identifiziert, die als günstig für eine AMD-Therapie gelten. Ihre Arbeitsgruppe übernahm in Zusammenarbeit mit den dänischen ­Kollegen in Lyngby und Odense die ­Extraktion, Aufreinigung und Fraktionierung der Fucoidane sowie deren chemische Analyse unter Nutzung moderner analytischer Methoden wie HPLC, IC und GC-MS.

»Algen gelten als große Hoffnungsträger der medizinischen und pharmazeutischen Forschung. Sie sind jedoch von einer erheblichen Heterogenität und Vielfalt geprägt«, so Alban. »Die genaue Analyse der Fucoidane beziehungsweise Fucoidan-Fraktionen in unterschiedlichen chemischen und biologischen Testsystemen sowie die Bestimmung ihrer diversen biologischen Aktivitäten ist unumgänglich, um ­he­rauszufinden, welches Fucoidan für welche therapeutische Anwendung geeignet ist«, sagte sie. Inzwischen seien Fucoidane nicht nur aus Fucus vesicu­losus, sondern auch aus Fucus evanes­cens, Fucus serratus, Dictyosiphon foeniculaceus, Saccharina latissima, ­Laminaria digitata, Laminaria hyper­borea, Ascophyllum nodosum und ­Alaria esculenta isoliert worden.

Die Klasse der Braunalgen umfasst 17 Ordnungen und 250 Gattungen mit etwa 1800 Arten; die Molekülstrukturen der Inhaltsstoffe und hier speziell der Fucoidane sind keinesfalls einheitlich. Im Gegenteil: »Zusätzlich zu den Unterschieden zwischen den Fucoidanen je nach Algenspezies kommen solche, die auf die Herkunft des Algen­materials zurückzuführen sind. So konnten wir zeigen, dass sowohl der Erntezeitpunkt als auch die geografische Region beziehungsweise Umweltbedingungen wie Salzgehalt, Wellengang, Tiedenhub des Gewässers und UV-Expositionen die Ausbeute und strukturellen Charakteristika der Fucoidane beeinflussen«, erläuterte Alban. Die Pharmazeutische Biologin betonte, dass alle infrage kommenden Einflussfaktoren systematisch untersucht, definiert und erfasst werden müssen. »Denn für eine arzneiliche Verwendung von Fucoidanen ist es essenziell, dass sie eine hohe reproduzierbare pharmazeutische Qualität aufweisen.« Die Determinanten und Eigenschaften der erforschten Fucoidane werden in einer derzeit im Aufbau befindlichen Datenbank zusammengeführt, auf deren Basis die aussichtsreichsten Kandidaten für verschiedene Indikationen identifiziert werden sollen.

Es ist noch ein weiter Weg bis zu möglichen Medikamenten. »Zurzeit unter­suchen wir die ersten Fucoidane in Zellexperimenten. Bei positiven Ergebnissen werden wir dann dazu übergehen, in weiteren Modellen die Reife für die ersten In-vivo-Studien zu erlangen.« Klettner und Alban rechnen bereits heute mit einer Fortsetzung der finanziellen Förderung seitens der EU. Schließlich handle es sich um einen »Riesen-Therapie-Schatz«, den es zu heben gilt.