Im globalen Kampf gegen Malaria, eine verheerende Krankheit, die jedes Jahr mehr als 600.000 Menschenleben fordert, vor allem Kinder in Subsahara-Afrika, ist ein Hoffnungsschimmer aufgetaucht, der das Blatt im Krieg gegen diesen uralten Feind der Menschheit wenden könnte. Wissenschaftler der University of California, San Francisco (UCSF), haben eine innovative chemische Methode entwickelt, die eine vielversprechende, aber gescheiterte Generation von Malariamedikamenten wiederbeleben könnte. Ihr Ansatz löst nicht nur ein Schlüsselproblem, das die Anwendung dieser Medikamente verhinderte, sondern steigert auch ihre Wirksamkeit gegen immer resistentere Parasitenstämme.

Die Notwendigkeit neuer therapeutischer Optionen war noch nie so dringend. Der Parasit, der Malaria verursacht, Plasmodium falciparum, hat eine erschreckende Resistenz gegen die besten verfügbaren Therapien entwickelt. Diese Resistenz, die jahrelang in Südostasien schwelte, breitet sich nun unaufhaltsam in Afrika aus, dem Kontinent, der die größte Last dieser Krankheit trägt. „Jetzt, da die Arzneimittelresistenz in Afrika angekommen ist, sind unzählige weitere Leben in Gefahr“, betont Dr. Adam Renslo, Professor für pharmazeutische Chemie an der UCSF School of Pharmacy und Hauptautor der am 8. August in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie. „Diese neuen Moleküle könnten uns den dringend benötigten Vorteil bei der Kontrolle dieser tödlichen Krankheit verschaffen.“

Eine globale Bedrohung: Die Ausbreitung von Arzneimittelresistenzen

Malaria ist seit Jahrhunderten für ihre zyklischen Fieberanfälle bekannt, die tödlich sein können. Sie wird durch einen Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht, der von infizierten Mücken der Gattung Anopheles auf den Menschen übertragen wird. Einmal im menschlichen Körper, wandern die Parasiten zur Leber, wo sie sich vermehren, bevor sie in den Blutkreislauf gelangen und die roten Blutkörperchen befallen, was die Krankheitssymptome verursacht.

Der heutige Goldstandard in der Behandlung, bekannt als Artemisinin-basierte Kombinationstherapie (ACT), steht vor einer ernsthaften Herausforderung. Artemisinin ist eine wirksame Verbindung, die aus der Pflanze des Einjährigen Beifußes (Artemisia annua) isoliert wird, die seit Jahrhunderten in der traditionellen chinesischen Medizin verwendet wird. Ihre Kombination mit anderen Malariamedikamenten sollte die Entwicklung von Resistenzen verhindern. Der Parasit hat jedoch erneut seine unglaubliche Anpassungsfähigkeit unter Beweis gestellt.

„Jahrelang haben wir die Artemisinin-Resistenz in Südostasien beobachtet, doch jetzt erleben wir ihre Ausbreitung nach Afrika, wo 95 % der Fälle und 95 % der Todesfälle auftreten“, erklärt Dr. Phil Rosenthal, Professor für Medizin an der UCSF und Mitautor der Arbeit. „Angesichts der langen Entwicklungszeit für neue Medikamente herrscht allgemeiner Konsens darüber, dass wir so schnell wie möglich bessere Medikamente benötigen, um diese Resistenz zu umgehen.“

Ein historischer Kampf: Von Chinin zu Artemisinin

Der Kampf gegen Malaria ist lang und zermürbend. Jahrhundertelang war das einzige wirksame Medikament Chinin, ein Alkaloid aus der Rinde des Chinarindenbaums. Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelten Chemiker, inspiriert von der Struktur des Chinins, stärkere synthetische Medikamente, unter denen sich Chloroquin hervortat. Chloroquin war jahrzehntelang ein äußerst erfolgreiches und billiges Medikament, doch mit der Zeit entwickelte der Parasit Resistenzen, die es in vielen Teilen der Welt fast unbrauchbar machten. Die globale Gesundheitsgemeinschaft war gezwungen, nach neuen Alternativen zu suchen.

Die Entdeckung von Artemisinin, für die die chinesische Wissenschaftlerin Tu Youyou 2015 den Nobelpreis erhielt, brachte eine Revolution. Sein einzigartiger Wirkmechanismus war wirksam gegen Chloroquin-resistente Parasiten. Um die Entwicklung neuer Resistenzen zu verlangsamen, wurde Artemisinin mit anderen Medikamenten in der erwähnten ACT-Therapie kombiniert. Dieser Ansatz erwies sich als sehr erfolgreich, aber das Auftreten von Resistenzen auch gegen Artemisinin markierte den Beginn einer neuen, gefährlichen Phase im Kampf gegen Malaria.

Artefenomel: Versprechen und Enttäuschung

Auf der Suche nach einem Nachfolger für die ACT-Therapie wurde Artefenomel entwickelt, ein neueres, von Artemisinin inspiriertes Derivat. Die Wissenschaftler setzten große Hoffnungen in diese Verbindung. Es war so potent, dass man glaubte, es könne Malaria in einer einzigen Dosis heilen. Dies wäre ein gewaltiger Fortschritt gegenüber ACT, das an drei aufeinanderfolgenden Tagen eingenommen werden muss, um wirksam zu sein.

„Bei einer Krankheit wie Malaria ist es ideal, den Patienten mit einer einzigen Tablette oder einer Handvoll Tabletten zu heilen und die Therapie abzuschließen“, sagt Renslo. „Ein mehrtägiges Behandlungsschema birgt das Risiko einer versäumten Dosis, was zu einem Behandlungsversagen führen und die weitere Resistenzentwicklung fördern kann.“

Artefenomel erwies sich jedoch in klinischen Studien als äußerst problematisch. Sein größter Nachteil war seine extrem schlechte Wasserlöslichkeit. Aus diesem Grund konnte es nicht in eine einfache Tablette formuliert werden. Es musste als Suspension verabreicht werden – ein Pulver, das mit einer Flüssigkeit geschüttelt und schnell getrunken wird. Eine solche Formulierung war unpraktisch und erschwerte zudem die Kombination mit anderen Medikamenten in einer einzigen Tablette. Ein besonderes Problem trat bei Kindern auf, die oft Schwierigkeiten hatten, die unangenehme Flüssigkeit bei sich zu behalten, was in Frage stellte, ob sie eine volle, therapeutische Dosis erhalten hatten. Aufgrund dieser unüberwindbaren Schwierigkeiten wurden die klinischen Studien mit Artefenomel im Januar 2025 eingestellt, was eine Lücke im Arsenal zukünftiger Medikamente hinterließ.

Chemische Eleganz: Die Lösung in der molekularen Symmetrie

Genau hier kommt das Team von Adam Renslo ins Spiel. Sie erkannten, dass die Wurzel des Problems in der Struktur des Artefenomel-Moleküls selbst liegen könnte. Das Molekül war nämlich hochsymmetrisch. In der Chemie ist bekannt, dass hochsymmetrische Moleküle dazu neigen, sich in sehr stabilen und dichten Kristallgittern anzuordnen. Diese Kristalle lösen sich sehr langsam auf, ähnlich wie sich ein Zuckerwürfel langsamer auflöst als feine Kristalle. Diese geringe Löslichkeit wirkte sich direkt auf die Bioverfügbarkeit des Medikaments aus – die Menge, die in den Blutkreislauf gelangt und das Ziel erreicht, in diesem Fall den Malariaparasiten.

Ihre Hypothese war in ihrer Einfachheit elegant: Wenn Symmetrie das Problem ist, liegt die Lösung in der Asymmetrie. Die Wissenschaftler theoretisierten, dass eine weniger symmetrische Version von Artefenomel das feste „Verpacken“ in Kristallen vermeiden und sich daher leichter auflösen könnte. Sie gingen ins Labor und wandten eine Art „chemischen Trick“ an – sie ordneten die Atome innerhalb des bestehenden Artefenomel-Moleküls neu an, um dessen Symmetrie zu stören, ohne dabei den Teil des Moleküls zu beeinträchtigen, der für die Abtötung des Parasiten verantwortlich ist. Ihr erster erfolgreicher Versuch, ein neues, asymmetrisches Molekül zu synthetisieren, bestätigte sofort die Richtigkeit der Theorie. Als sie es in eine wasserähnliche Lösung gaben, löste sich das neue Molekül sofort auf, im Gegensatz zu der milchigen Suspension, die das ursprüngliche Artefenomel bildete.

Auf dem Weg zu einer neuen Generation von Medikamenten

Das Team fuhr fort, die neuen Moleküle zu verfeinern und schuf mehrere verschiedene Versionen. Es folgte ein rigoroser Testprozess. Zuerst untersuchten sie ihre Wirksamkeit gegen Malariaparasiten in Zellkulturen im Labor. Dann gingen sie zu Tests an Tiermodellen über. Der letzte und wichtigste Test war die Konfrontation der optimierten Verbindung mit Artemisinin-resistenten Parasiten, die aus Blutproben von Malariapatienten in Uganda isoliert wurden.

Die Ergebnisse waren außergewöhnlich. Die optimierte asymmetrische Verbindung bestand alle Tests mit Bestnoten. Sie erwies sich als ebenso wirksam wie das ursprüngliche Artefenomel, aber deutlich wirksamer als Artemisinin selbst gegen resistente Parasitenstämme. Entscheidend ist, dass sie ihre neu gewonnene, ausgezeichnete Löslichkeit beibehielt, was den Weg für die Entwicklung einer einfachen Tablette ebnet, die leicht mit anderen Malariamedikamenten kombiniert werden könnte.

Dieser Durchbruch ist nicht nur eine technische Lösung für ein pharmazeutisches Problem; er stellt eine neue Strategie im Medikamentendesign dar. Er zeigt, wie durch kluge, gezielte Veränderungen auf molekularer Ebene physikalische Hindernisse überwunden werden können, die der Wirksamkeit im Wege stehen. „Wir sind optimistisch, dass eine einfache chemische Veränderung wie diese den Weg für einen wirksamen Nachfolger von Artemisinin ebnen kann“, schließt Renslo, „einen, der billig in der Herstellung und einfach mit anderen Malariamedikamenten zu kombinieren sein wird.“ Diese Arbeit, die von den National Institutes of Health (NIH) finanziert wurde, gibt neue Hoffnung, dass die Wissenschaft den Parasiten in diesem langen und zermürbenden Kampf um Menschenleben einmal mehr überlisten könnte. Mehr über die globalen Bemühungen zur Bekämpfung dieser Krankheit können Sie auf den Seiten der Weltgesundheitsorganisation lesen.