Natürliche Medizin ist groß, aber Chemiker machen es auch besser (Op-Ed)

Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Die Publikation beigetragen Artikel Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Seit Jahren haben Menschen gesucht: Medikamente in der Natur. Während einige "natürliche Heilmittel" in suchen bestellen Sie, um Chemikalien, in Wahrheit zu vermeiden, die alles aus Chemie besteht. Aber als Menschen, wir sind sehr gut zu manipulieren, was wir in der Natur – sei es durch Unfall oder Absicht finden.

Penicillin: das Antibiotikum Spiel-Wechsler

Der späten amerikanische Anthropologe George Armelagos hat vor 30 Jahren gezeigt, dass die Bewohner des alten Nubien ihr Bier stellen durch die Vergärung von Getreide, die Streptomyces-Bakterien enthalten die Antibiotika Tetracyclin produziert. Dies führte wiederum zu sehr niedrigen ansteckende Krankheit in der Bevölkerung.

Aber es war nicht bis die zufällige Entdeckung des Penicillins durch Alexander Fleming im Jahr 1928 und Arbeit von Howard Florey und Ernst Chain im Jahr 1940, die auf die Behandlung von vielen verwundeten Soldaten im zweiten Weltkrieg führte, die die Geschichte der modernen Antibiotika wirklich begann.

Es gibt viele verschiedene Moleküle in der Penicillin-Familie – z. B. Penicillin G, die Substanz von Florey und Kette, enthält 41 Atome. Aber alle haben den gleichen Kern, bestehend aus zwei Ringe von Atomen – vor allem Kohlenstoff-Atome – verschmolzen. Verschiedene Moleküle besitzen unterschiedliche Eigenschaften. Ein Nachteil von Penicillin G war, dass es durch Magensäure aufgebrochen war und nur durch Injektion verabreicht werden konnte.

Aber Penicillin wird durch Fermentation hergestellt und Chemiker festgestellt, dass sie Penicilline mit leicht unterschiedlichen Strukturen erzeugen konnten, durch die Zugabe von Chemikalien für die gärenden Brühe ändern. Unterschiedliche Strukturen erlaubt Forschern, Penicillin, z. B. zu produzieren, die war stabil, Säure und erlaubt es, durch den Mund genommen werden.

Es wurde auch nachträglich möglich, 6-Aminopenicillanic Säure – das Molekül das Herzstück der Penicillin-Struktur – in Serienfertigung herzustellen und dann hinzufügen Seitenketten zusätzliche Atome ein bestimmtes Penicillin, wie man zu entwerfen, die bedrohliche Bakterien Enzyme vertragen könnte. Dieser Prozess wird als semi-Synthese – mit der molekularen Struktur aus einer natürlichen Quelle vor der Zugabe "letzten Schliff" bezeichnet.

Nach der Entdeckung des Penicillins gab es intensive Interesse bei der Suche nach neuen Antibiotika. Die Entdeckung eines Moleküls namens Chlorotetracycline (Aureomycin) in einer Stichprobe von Missouri Boden 1945 führte zu eine ganze Familie von Tetracyclin-Antibiotika. Diese nun semi-synthetische Produkte enthalten Doxycyclin, wirksam gegen Lyme-Borreliose und Anthrax.

Invermectin: der Golfplatz finden

Den 1970er Jahren eine weitere wichtige Entdeckung von einem Mikroorganismus namens Streptomyces Avermectinius, nachgeben in einer Bodenprobe von einem Golfplatz am Meer von japanischen Wissenschaftlern gefunden. Von diesem isoliert sie ein Molekül namens Avermectin, die aktiv gegen zahlreiche Parasiten bewiesen. Immer noch nicht zufrieden, Forscher gemacht kleine Optimierungen seiner Struktur, noch aktiver zu machen. Durch Hinzufügen von nur zwei Wasserstoff-Atome (zu einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung) schufen Ivermectin.

Ivermectin ist eine große Erfolgsgeschichte in der Behandlung der Flussblindheit (Onchozerkose), eine Geißel der Gemeinschaften in den tropischen Regionen in Amerika und Afrika südlich der Sahara. Diese Krankheit ist durch ein parasitärer Wurm Onchocerca Volvulus und wird durch bestimmte Kriebelmücken verbreitet. Eine Einzeldosis von Ivermectin alle sechs Monate für den Lebenszyklus der Würmer kann den Parasiten in Schach halten.

Artemisinin: stehen den Test der Zeit (nur)

Eine noch größere Geißel des subsaharischen Afrika ist Malaria und die große Entdeckung in den letzten fünfzig Jahren hat Artemisinin, das chinesische Kraut Artemisia Annuaeingeholt worden. Artemisinin selbst ist nicht leicht vom Körper aufgenommen, so dass Chemiker leicht die molekulare Struktur verändert haben und erstellt neue Moleküle – Dies ist semi-Synthese bei der Arbeit wieder.

Diese haben sehr ähnliche Strukturen Artemisinin aber werden effektivere Agenten Arteether oder Artesunat genannt. Letztere davon können intravenös für schnelles Handeln also gegen akute zerebrale Malaria verwendet wo breitet sich die Krankheit rasch an das Gehirn und kann innerhalb von drei Tagen tödlich sein.

Aber Chemiker können nicht selbstgefällig werden – die Gene des Malaria-Parasiten haben eine Fähigkeit zur Anpassung an Artemisinin resistent gezeigt. Und als eines der wirksamsten verbleibenden Malaria Medikamente, Widerstand ist ein ernstes Problem.

Aspirin: der Daddy von semi-synthetische

Und der Papa von allen semi-synthetische Drogen ist Aspirin. Im 18. Jahrhundert Pionier ein Oxfordshire Geistlicher namens Edward Stone im Einsatz von Weidenrinde in der Behandlung von Fieber; die Rinde enthält ein Molekül namens Salicin, das im Körper in die aktive Verbindung, Salicylsäure umgewandelt wird.

In den 1870er Jahren Salicylsäure selbst wurde zur Behandlung von Fieber und Schmerzen verwendet wird, aber Verdauungsprobleme und Geschwüre standen im Zusammenhang mit seiner Nutzung. So wandelte sie Chemiker arbeiten für das deutsche Unternehmen Bayer, Acetylsalicylsäure, heute bekannt als Aspirin, und das wurde schnell das Medikament der Wahl als Entzündungshemmer und Schmerzmittel.

Die Natur ist die beste synthetische Chemiker gibt. Es schafft unglaubliche Moleküle – Penicillin und Artemisinin enthalten Gruppen von Atomen, die Chemiker dachte könnte nicht vorhanden – aber sie zeigen, dass Chemiker können noch auf die Geschenke der Natur verbessern und erstaunliche Moleküle, die Arbeit noch besser bei der Behandlung von menschlichen Krankheiten zu machen.

Simon Cotton funktioniert nicht für, zu konsultieren, eigene Anteile an oder von einem Unternehmen oder einer Organisation, würde profitieren von diesem Artikel, und hat keine relevanten Zugehörigkeiten, finanziert.

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