Paracetamol aus Plastikflaschen

Die meisten Apothekerinnen und Apotheker werden sich noch gut daran erinnern: Während man im Studium in organischer Chemie genaue Reaktionsabläufe büffeln musste und es in der Regel mehrere Zwischenschritte gab, bis aus den Edukten endlich das gewünschte Produkt geworden war, gab es in pharmazeutischer Biologie häufig eine Abkürzung. Diese lautete: Einfach über den Reaktionspfeil den Namen des passenden Enzyms schreiben – und schon war dem Molekül wie durch Zauberhand an der gewünschten Stelle eine neue funktionelle Gruppe gewachsen.

Dass Syntheseschritte, die in vitro äußerst aufwendig bis unmöglich sind, in Mikroorganismen viel einfacher ablaufen, macht man sich in der pharmazeutischen Industrie schon länger zunutze. Nun konnte eine Arbeitsgruppe der University of Edinburgh in Kooperation mit der Firma Astra Zeneca einen Erfolg vermelden, der die Möglichkeiten der Synthese von Arzneistoffen in vivo erweitert. Im Fachjournal »Nature Chemistry« berichten die Forschenden um Nick W. Johnson, dass ihnen eine Lossen-Umlagerung in Escherichia coli gelungen ist.

Bei dieser Reaktion wird aus einem Hydroxamsäure-Derivat ein Isocyanat. Die auch als Lossen-Abbau bezeichnete Namensreaktion geht auf den deutschen Chemiker Wilhelm Lossen (1838 bis 1906) zurück. Sie ist also schon sehr lange bekannt, war zuvor aber noch nicht in einem Mikroorganismus gezeigt worden.

Die Forschenden fanden heraus, dass E. coli, aber auch andere lebende Zellen den Lossen-Abbau mit Phosphat katalysieren können. Sie »fütterten« E.-coli-Stämme, die sie so genmanipuliert hatten, dass sie aus dem Produkt dieser Reaktion in weiteren Schritten Paracetamol synthetisierten, mit den passenden Ausgangsstoffen und erhielten eine Ausbeute von 92 Prozent Arzneistoff. Das Ausgangsmaterial gewannen sie aus Polyethylenterephthalat (PET) – einem Kunststoff, der unter anderem für Plastikflaschen verwendet wird.

Die Methode ebne den Weg für eine allgemeine Strategie zum Upcycling von Plastikmüll, so die Gruppe. In einem »Nature News«-Beitrag sagte Seniorautor Professor Dr. Stephen Wallace, man arbeite zusammen mit Astra Zeneca bereits an einer möglichen Hochskalierung des Prozesses. Dr. Dylan Domaille, ein nicht an der Veröffentlichung beteiligter chemischer Biologe an der Colorado School of Mines in Golden, gab allerdings zu bedenken, dass sich das Verfahren, mit dem aus PET das passende Ausgangsmaterial für die Reaktion gewonnen wird, vermutlich nicht so einfach hochskalieren lasse. Dem entgegnete Wallace, dass sich auch dieser Prozess mit enzymatischen Reaktionen vereinfachen ließe.

Ob künftig also Paracetamol und möglicherweise auch andere Wirkstoffe in großem Stil aus Plastikflaschen gewonnen werden können, bleibt fraglich. Dass es prinzipiell möglich wäre, ist aber gut zu wissen – E. coli sei Dank.