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International und interdisziplinär zum Corona-Wirkstoff

Hermann Ehrlich
Prof. Dr. Hermann Ehrlich, Technische Universität (TU) Freiberg
Yuliya Khrunyk
Dr. Yuliya Khrunyk, Uralische Föderale Universität (UrFU)



Aplysina aerophoba ist ein beeindruckendes Lebewesen: Aufgrund ihrer kräftigen Farbe auch Goldschwamm genannt, zählt sie zu den Schwammarten. Sie ist mehr als 500 Millionen Jahre alt, unter anderem vor den Küsten Montenegros, Kroatiens und Albaniens zu finden – und zugleich Ausgangspunkt für eine deutsch-russische Forschungskooperation. Diese könnte zur Entwicklung eines Medikaments führen, das den Covid-19-Erreger wirksam bekämpft.

Antibakteriell, antiparasitär und antiviral

Professor Hermann Ehrlich kennt das Potenzial von Schwämmen. Der Leiter der Arbeitsgruppe Biomineralogie und Extreme Biomimetik an der Technischen Universität (TU) Freiberg in Sachsen hebt hervor: „Schwämme gehören zu den ersten multizellulären Organismen auf unserem Planeten.“ Sie filtrieren Wasser, um sich so von Plankton und anderen enthaltenen organischen Schwebstoffen zu ernähren. „Da sie dabei zwangsläufig auch Bakterien und Viren aufnehmen, müssen sie sich dagegen biochemisch wehren“, erläutert Ehrlich. Eine der Substanzen, mit der Schwämme das Wachstum der Viren und deren Eintritt in Zellen hemmen, ist Bromtyrosin. Dieses Aminosäurederivat wirkt antibakteriell, antiparasitär und antiviral. Deshalb eignet es sich zur Bekämpfung von Krankheiten wie Krebs, Malaria sowie von RNA-Viren und somit möglicherweise von Covid-19.

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Leuchtender Goldschwamm: wertvolles Forschungsobjekt © Hermann Ehrlich

Erfolgreiche vorklinische Studie

In einer vorklinischen Studie hat Ende März 2020 ein Freiberger Forscherteam um Hermann Ehrlich in Kooperation mit dem Universitätsklinikum Dresden den Wirkmechanismus belegt, mit dem Bromtyrosin die Vermehrung von RNA-Viren, zu denen auch das neuartige Coronavirus zählt, ebenso verhindert wie deren Eindringen in Gewebezellen. „Es ist uns gelungen, Bromtyrosin in rein kristalliner Form zu isolieren“, erzählt Ehrlich. Damit stünde der Wirkstoff für klinische Untersuchungen zur Verfügung. Der Biomaterialienforscher nutzte für seine Versuche Mikrowellenstrahlung, um Bromtyrosin in größeren Mengen aus den Zellen und den Skelettfasern der Schwämme zu extrahieren. „Die 10 Gramm, die wir in kurzer Zeit isolieren konnten, bilden eine Mindestmenge, mit der die Pharmaindustrie in klinischen Studien weiterarbeiten kann.“

Ein neues deutsch-russisches Forschungsprojekt

Bislang erhielt Ehrlich seine Schwämme zu Forschungszwecken aus einer Zuchtanlage in Montenegro. Doch um die Forschung weiter vorantreiben zu können, muss Bromtyrosin im größeren Maßstab synthetisch hergestellt werden – ein Umstand, der aus dem zunächst sächsischen Forschungsprojekt eine deutsch-russische Kooperation werden lässt. An der Uralischen Föderalen Universität (UrFU) in Jekaterinburg läuft die Arbeit mit Bromtyrosin weiter. Das passt zu Initiator Ehrlich: Wiederholt hat er mit russischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusammengearbeitet und unter anderem mit Kollegen der Lomonossow-Universität Moskau oder der Fernöstlichen Föderalen Universität Wladiwostok gemeinsam publiziert. Russisch zählt zu den fünf Sprachen, die er spricht; geboren wurde Ehrlich 1957 in der südpolnischen Stadt Sanok unweit der Grenze zur Ukraine.

Erfolgreiche Teamarbeit: Hermann Ehrlich mit Kollegen © Marcel Schlenkrich
Erfolgreiche Teamarbeit: Hermann Ehrlich mit Kollegen © Marcel Schlenkrich

Kontakt nach Jekaterinburg

Hermann Ehrlich führt aus, wie die Zusammenarbeit mit der UrFU seine bisherige Forschung ideal ergänzt: Beispielsweise kooperiert die Universität mit dem Institut für Virusinfektionen in Jekaterinburg – ein Labor, in dem die Forschenden beste Voraussetzungen für Experimente mit Bromtyrosin hätten. „Die russischen Kollegen können dort sehr gut und schnell Versuche mit dem Wirkstoff machen.“ Darüber hinaus beheimatet die russische Universität ein Institut für Chemische Technologie, in dem Bromtyrosin künftig künstlich in größeren Mengen hergestellt werden kann. Dr. Yuliya Khrunyk hat die Koordination des Schwamm-Projekts auf russischer Seite übernommen. Ihr Kontakt zu Hermann Ehrlich kam über einen Kollegen zustande. Die 1979 im ukrainischen Lwiw geborene Mikrobiologin forscht seit 2014 an der Uralischen Föderalen Universität – und verfügt über einen eindrucksvollen internationalen Lebenslauf: Nach ihrem Biologiestudium an der Staatlichen Universität in Lwiw machte sie zwischen 2003 und 2005 an der University of Alaska Fairbanks ihren Master in Civil and Environmental Engineering. Anschließend ging sie für ihre Promotion an das Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg. „Ich wollte etwas Neues wagen und Deutsch lernen. Und Deutschland gilt nun einmal als gutes Land für Forschung“, erklärt sie im Rückblick ihre Motivation. Vier Jahre lebte und forschte sie in Mittelhessen. Aus Marburg blieb ihr auch das Denkmal für den russischen Dichter, Naturwissenschaftler und Gründer der Moskauer Universität Michail W. Lomonossow in Erinnerung. Er studierte in Deutschland in Freiberg und von 1736 bis 1739 in Marburg, wo er die Tochter eines Bierbrauers heiratete.

Gute Laborausstattung in Marburg

Der Forschungsalltag als Doktorandin sei sehr herausfordernd gewesen, erzählt Khrunyk. „Man muss hart arbeiten, Daten produzieren, alles ist sehr kompetitiv.“ Weil sich das international geprägte Team im Labor überwiegend auf Englisch unterhielt, habe sie leider nur wenig Deutsch gelernt, aber immerhin reiche es noch, um sich im Alltag zu verständigen. Besonders gern erinnert sie sich an die technische Ausstattung des Max-Planck-Instituts: „Wir hatten von Anfang an sämtliche Geräte, die wir benötigten, und konnten uns voll auf die Forschung konzentrieren.“ Nach ihrer Promotion entschied sich Yuliya Khrunyk aus familiären Gründen nach Russland zu gehen, wo sie das Angebot der UrFU annahm.

Yuliya Khrunyk (stehend, 6. v. r.) am Marburger Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie © Yuliya Khrunyk
Yuliya Khrunyk (stehend, 6. v. r.) am Marburger Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie © Yuliya Khrunyk

Viren gemeinsam bekämpfen

Aktuell kooperiert sie intensiv mit zwei deutschen Forschungseinrichtungen, mit dem Universitätsklinikum Tübingen und mit der TU Freiberg. Der Kontakt nach Sachsen kam 2019 auf einer Konferenz in Jekaterinburg zustande, an der ein Kollege von Hermann Ehrlich vom Leibniz-Institut für Polymerforschung in Dresden teilnahm und einige Proben des Bromtyrosins mitbrachte. Seitdem ist Yuliya Khrunyk voller Tatendrang. „Der Ansatz, mit Bromtyrosin pathogene Viren und Bakterien zu bekämpfen, ist großartig“, sagt sie. In Jekaterinburg seien die Voraussetzungen für weitere Forschungen optimal, auch durch die hohe Zahl von Expertinnen und Experten in organischer Chemie und Virenforschung. An einem weiteren Institut können Fachleute für medizinische Zellkulturen untersuchen, wie verträglich Bromtyrosin für Humanzellen ist.

Suche nach finanzieller Förderung

„Wir wollen Bromtyrosin künstlich herstellen, Zellkulturen anlegen und damit bestätigen, dass Covid-19 tatsächlich gehemmt werden kann“, skizziert Yuliya Khrunyk die nächsten Schritte. Dies müsse danach im Tierexperiment und anschließend in einer klinischen Studie an Probanden bestätigt werden. Für die klinische Studie sucht Khrunyk, genauso wie Ehrlich auf deutscher Seite, nun dringend nach einer Finanzierung. Dafür schreibt sie nicht nur potenzielle Geldgeber an, sondern entwickelt Konzepte, wie ein russisches Start-up die Entwicklung möglicher Medikamente vorantreiben könnte. Hoffnungen setzt sie zudem auf die Russian Science Foundation (RSF). „Die RSF hat angekündigt, ein Förderprogramm zu Covid-19 aufzulegen, das könnte uns weiterhelfen.“ Ein deutsch-russischer Studierendenaustausch, gemeinsame Publikationen und schließlich die Anmeldung gemeinsamer Patente sieht sie ebenfalls als mögliche Schritte, um die deutsch-russische Kooperation weiter zu festigen.

Gute Erfahrungen im Austausch mit Russland

In Freiberg sucht Hermann Ehrlich derweil parallel nach Möglichkeiten, den Forschungsansatz voranzubringen. Ende 2020 will er gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Dresden eine vorklinische Studie publizieren, in der erste Ergebnisse zum Verhalten des Bromtyrosins gegenüber dem Covid-19-Erreger beschrieben werden. An die Kooperation mit Yuliya Khrunyk und der UrFU hat er besondere Erwartungen, gestützt auf die guten Erfahrungen, die er bislang mit Russland gemacht hat. „Die russischen Kolleginnen und Kollegen pflegen ein sehr freies, kreatives Denken, während wir in Deutschland oft sicherheitsbetonter agieren. Aber zusammen ergibt das eine sehr gute Kombination.“ Die Entwicklung eines Covid-19-Medikaments mag noch länger dauern, doch das deutsch-russische Forscherduo ist optimistisch, dass ihr Weg am Ende erfolgreich sein wird.


Benjamin Haerdle