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"Ich bin hungrig auf Einfluss, ich will etwas bewirken"

Doch dieses Problem hatte zum Glück schon ein anderer gelöst: Der japanische Chemiker Akira Suzuki hatte in den 1970er Jahren ein schnelles und einfaches Verfahren erfunden, um Kohlenstoffverbindungen miteinander zu "verkuppeln". Das Verfahren, das 2010 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, versteht jeder Hundehalter auf Anhieb: Man rüste zwei reaktionsträge Teilchen (ein Herrchen und ein Frauchen) mit geeigneten Partnern aus (je einem Hund), sorge für eine Begegnung und werfe den Tieren ein Leckerli hin. Daraufhin werden die Hunde derart an ihren Leinen zerren, dass sich auch Herrchen und Frauchen automatisch näherkommen. Als "Hund" für seine Kohlenstoffe nutzte Suzuki zum einen ein Halogenatom (etwa Iod oder Brom), zum zweiten eine sogenannte Boronsäure. Beide fühlen sich unwiderstehlich zu Palladium hingezogen. Platziert man daher das Edelmetall in ihre Mitte, ziehen sie automatisch die Kohlenstoffe mit sich und zwingen sie, eine Bindung einzugehen.

Diese Kuppelstrategie machte sich auch Burkes Team zunutze. Die Molekülbauklötze versahen die Forscher jeweils mit einem Halogen und einer Boronsäure. Nun brauchten sie noch einen An/Aus-Knopf, um die Reaktion kontrolliert steuern zu können. Den entdeckte das Team 2007: Das Molekül mit dem Namen Mida schirmt eine Seite der Bausteine ab, hält sie also davon ab, ungewollte Reaktionen einzugehen. Wenn die Forscher ein bestimmtes Lösungsmittel hinzugaben, fiel die Mida-Kappe ab und exponierte den Baustein. So konnten sie das Molekül schrittweise und gezielt mit weiteren Bausteinen vergrößern.

Natürlich gab es trotzdem allerlei unerwünschte Nebenprodukte, das lässt sich bei der Herstellung neuer Chemikalien nie vermeiden. Doch auch dafür fanden Burkes Mitarbeiter nach und nach Reinigungsverfahren, die alles Unerwünschte aussortierten und nur die Zielmoleküle zurückließen. Nach einigen Jahren harter Arbeit hatten die Chemiker jeden einzelnen Schritt der Synthese so vereinfacht, dass diese theoretisch von einer Maschine ausgeführt werden konnte. Es fehlte nur noch ein Detail: die Maschine selbst.

Den Bau übernahmen am Ende zwei Studenten aus Burkes Arbeitsgruppe, die mithilfe von Ingenieuren aus der Maschinenbauabteilung der Universität die Einzelteile besorgten und zusammentüftelten. Er selbst, gibt Burke offenherzig zu, habe "eigentlich keine Ahnung von Maschinen". Auch die Software zur Steuerung der Pumpen habe einer seiner Studenten geschrieben.

Nun aber darf man den Prototyp endlich in Aktion erleben. Nicht mehr als eine Stunde dauert es, bis die Gläser und Röhrchen mit den nötigen Zutaten befüllt und die Schläuche an die Behälter angeschlossen sind. Burke klickt auf seinem Computer auf "Go", die Pumpen setzen sich in Gang und befördern die Reagenzien von Gefäß zu Gefäß. In den Gefäßen laufen jetzt die Reaktionsschritte ab, einzelne Bausteine werden zu größeren Molekülen verkuppelt, Zwischenprodukte gereinigt, weitere Bausteine hinzugefügt. Und nach einigen Stunden oder Tagen "spuckt" die Maschine tatsächlich einige Milligramm des fertigen Stoffes aus.

Bislang kann Burkes Arbeitsgruppe 14 verschiedene Klassen von kleinen organischen Molekülen mit dem Gerät herstellen. Dazu zählen medizinische Wirkstoffe wie etwa Phosphodiesterasehemmer, die zur Behandlung chronischer Lungenkrankheiten wie Asthma eingesetzt werden, sowie sogenannte Braf-Inhibitoren, die das Wachstum mancher Krebsarten stoppen. Das Maschinchen hat aber auch andere Substanzen im Repertoire wie etwa Oligothiophene, die in Solarzellen zum Einsatz kommen. Sie alle erzeugt Burkes Apparat mit derselben Abfolge von Syntheseschritten, und zwar ohne dass ein Chemiker danebenstehen und warten muss.

"Das ist genial", kommentiert Rolf Hartmann, Leiter der Abteilung Wirkstoffdesign und Optimierung am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland. Hilfreich sei das Gerät vor allem für die rasche Herstellung von Derivaten, also leicht abgewandelten Versionen eines Moleküls. Meist versuchen Forscher, ganze "Bibliotheken" von Derivaten zu erschaffen, um eine möglichst große Auswahl von potenziellen Wirkstoffkandidaten zu erhalten. "Diese Arbeit kostet normalerweise viel Zeit, mitunter verschleißt ein Forscher dabei mehrere Doktoranden. Die Maschine könnte den Prozess enorm beschleunigen."

Von einem 3-D-Drucker für Medikamente, der per Mausklick jeden erdenklichen Wirkstoff ausdruckt, ist Burkes Gerät aber noch weit entfernt. Denn kommerziell verfügbar sind bislang erst 200 Molekülbausteine, die man sich quasi aus dem Katalog bestellen kann. Um aber die große Vielfalt der bekannten Naturstoffe auch nur einigermaßen erzeugen zu können, brauchten sie etwa 5.000 Bausteine, schätzt Burke. Doch er ist optimistisch: "Ich denke, es ist nur eine Frage von Arbeit und Zeit, bis meine Mitarbeiter einen Großteil der nötigen Bausteine finden und herstellen werden."

Anfang des Jahres hat Burke eine Biotech-Firma mit Sitz im Silicon Valley mitgegründet, die sich nun um die technische Optimierung seiner Maschine kümmern soll. Natürlich soll der Apparat schneller, kleiner, stabiler und vielleicht auch schöner werden. Revolution Medicines heißt die Firma, und auch Martin Burke selbst gibt sich ganz als Medizinrevolutionär: "Ich bin hungrig auf Einfluss, ich will etwas bewirken." Endlich wolle er Medikamente entwickeln, und ganz oben auf seiner Liste steht ein Mittel gegen die Stoffwechselkrankheit Mukoviszidose, die bislang nicht heilbar ist.

Ob die Chemie-Synthese-Maschine des Martin Burke am Ende tatsächlich auch die Medizin revolutioniert, werden die nächsten Jahre zeigen. Als Prüfstein dafür könnte zum Beispiel Amphotericin B dienen. Denn der Naturstoff könnte Burke zufolge ein aussichtsreiches Mittel gegen Mukoviszidose abgeben. Derzeit wird er vor allem gegen Pilzinfektionen eingesetzt, führt aber zu heftigen Nebenwirkungen. Um diese zu verringern, will Burke nun "am molekularen Aufbau basteln". Dafür braucht er allerdings ausreichende Mengen – und das soll seine Maschine übernehmen. "Von Hand dauert mir das zu lange", sagt Martin Burke. "Die Nachtschichten im Labor habe ich hinter mir."

© ZEIT Online (Link zum Originalartikel)

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