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Chemie auf Knopfdruck

Petrischalen medizinische Forschung Versuch [© Julián Rovagnati - Fotolia.com]

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Die Entwicklung neuer Arzneistoffe ist bis heute mühselige Handarbeit. Ein amerikanischer Forscher will das ändern: Seine Molekülmaschine soll die chemische Synthese revolutionieren.

Eines Nachts wollte Martin Burke nicht mehr. Mit müden Augen starrte der Chemiker auf das Glasgefäß, in dem seit Stunden irgendein Gemisch vor sich hin köchelte. Er hatte es satt. Die elende Warterei, die langen Abende im Labor. Das Rühren, das Messen und Pipettieren und Filtern. Der junge Mann hatte Chemie studiert, um Medikamente zu erfinden. Er wollte neue Therapien entwickeln, Menschen heilen – Nützliches tun. Doch nun saß er nächtens wieder einmal als Letzter im Labor und verschwendete seine Zeit mit stupider Fleißarbeit, die so gar nichts mit seinen großen Plänen zu tun zu haben schien.

Noch jede Chemikergeneration machte bislang diese Erfahrung: Wer neue Wirkstoffe oder Arzneien sucht, muss stunden-, tage-, wochenlang kochen. Denn anders, als es die Molekülmodelle im Chemieunterricht suggerieren, lassen sich chemische Verbindungen nicht einfach aus einzelnen Atomen zusammenstecken. Der Weg zum gewünschten Produkt führt häufig über umständliche Reaktionsrouten aus Dutzenden Einzelschritten. Haben etwa Forscher in Pflanzen, Pilzen oder Mikroorganismen vielversprechende Kandidaten für neue Wirkstoffe entdeckt, gilt es zunächst, diese in großer Menge herzustellen, möglicherweise auch noch strukturell zu optimieren. Bis am Ende ein neues Medikament steht, kann es Jahre oder Jahrzehnte dauern. Sisyphusarbeit.

Von so einer Maschine träumen wohl viele Chemiker, die an Naturstoffen forschen. "Sie würde die Medikamentenentwicklung extrem vereinfachen, man könnte sagen: revolutionieren", erklärt der Chemiker Derek Lowe, der viele Jahre für Bayer gearbeitet hat und heute für die amerikanische Firma Vertex Pharmaceuticals forscht. Allerdings können Chemiker mit dem Konzept einer automatisierten Synthese normalerweise so viel anfangen wie Gourmetköche mit Tütensuppe. "Organische Chemie gilt traditionell als hohe Kunst, die nur wenige meistern", sagt Lowe. "Burkes Idee, sie zu standardisieren, widerspricht dieser Philosophie." Im Klartext: Aus Sicht von Chemikern war das Vorhaben des Doktoranden Burke reine Provokation und Anmaßung.

Heute steht die Anmaßung in den Burke Laboratories an der University of Illinois in Urbana-Champaign, und ihr Schöpfer präsentiert sie mit dem leicht verlegenen, stolzen Grinsen eines kleinen Jungen, der weiß, dass er etwas ziemlich Tolles gebastelt hat. Dabei sieht der gut zwei Meter breite Apparat, an dem Reagenzgläser, Plastikfläschchen, Pumpen und Schläuche hängen, nicht gerade aus wie die Krönung moderner Technik. Burke erinnert das Ganze eher an einen "überdimensionierten Kaffeevollautomaten." Aber, sagt der Chemiker lächelnd, "das ist ja auch nur der Prototyp". Das Wichtigste daran sei, dass er funktioniere. Und das könnte in der Tat die Chemie verändern.

Experten wie der Pharmaforscher Derek Lowe zeigen sich beeindruckt: Zwar bedeute Burkes Maschine noch nicht das Ende der klassischen Synthese, sagt Lowe, "aber sie bringt es in Sichtweite". Natürlich ruft eine Erfindung mit diesem Anspruch prompt auch Kritik auf den Plan. Burkes Arbeit verdiene zwar Respekt, kommentiert etwa der polnischstämmige Chemiker Bartosz Grzybowski, "aber ich bezweifle, dass man eines Tages wirklich jedes erdenkliche Molekül damit synthetisieren kann".

Dazu muss man wissen, dass Grzybowski selbst an einer Art maschinellem Gehilfen arbeitet. Nicht weit von Martin Burke entfernt, an der Northwestern University Illinois, hat er in den vergangenen Jahren ein Programm entwickelt, das alle wesentlichen Schritte der organischen Chemie beherrschen soll, quasi einen allwissenden Chemiecomputer. Einerseits begeistern sich Grzybowski und Burke also für ganz ähnliche Visionen; andererseits folgen sie dabei völlig unterschiedlichen Philosophien.

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