Arzneilich wirksame Proteine sind zurzeit der Renner in der Pharmaforschung, nur stehen die Hersteller vor einem großen Problem: Das Eiweiß pur ist noch kein Medikament. Normalerweise sind Proteine mit ganz bestimmten Zuckermolekülen dekoriert, die bei der korrekten Faltung des Moleküls helfen und für die Stabilität sorgen, wenn das Eiweiß im Blutstrom unterwegs ist.

Gleichzeitig sind sie für den Erkennungsdienst des Immunsystems von entscheidender Bedeutung, denn stöbern die körpereigenen Gesundheitspolizisten hier einen Fremden auf, wird Alarm geschlagen. Und genau darin liegt die Schwierigkeit: Sitzt nun auf der Außenseite des Proteins ein unpassendes Zucker-Exemplar, kann das eine mindestens unerwünschte, wenn nicht gar gefährliche Immunreaktion nach sich ziehen.

Ganz abgesehen davon ist die Kultur von Säugetierzellen, die in der Lage sind, die Proteine mit der richtigen Zuckermischung zu verzieren, ausgesprochen anspruchsvoll und kostspielig. Aber es gibt ja Hefe, dachten sich unter anderem auch Tillmann Gerngross vom Dartmouth College und seine Kollegen. Jene Pilze, denen sich so leicht die Bauanleitungen auch für artfremde Proteine einschleusen lassen, statten ihre Eiweiße wie der Mensch zunächst mit dem Zucker Mannose aus. Dies geschieht sogar bei beiden am selben Ort, dem endoplasmatischen Reticulum. Von dort werden die Proteine zum Golgi-Apparat verfrachtet, wo sie dann weiter bearbeitet werden. Während nun allerdings bei der Hefe weitere Mannose-Moleküle angehängt werden, schnippelt beim Menschen das Enyzm Mannosidase genau jene Zucker Stück für Stück wieder ab, damit andere Moleküle Platz finden.

Um Hefezellen nun zur Herstellung von Medikamenten-geeigneten Proteinen zu bewegen, müssten sie also nur ebenfalls jene Mannosidase produzieren, dachten sich viele Arbeitsgruppen. Gesagt, getan, nur – der Erfolg blieb aus. Erst vor ein paar Monaten stießen nun Gerngross und seine Mitarbeiter auf die Ursache für das Misslingen: Das enzymatische Schneidwerkzeug fand offenbar den Weg zu seinem Einsatzort, den Golgi-Apparat, nicht. Die Zieladresse, die bei Proteinen häufig in Form kurzer Peptide angehängt ist und den Transporteuren in der Zelle wie eine Postleitzahl den Bestimmungsort weist, war augenscheinlich falsch. Also entwickelten die Forscher Hefezellen mit einer deutlich effektiveren und dabei auch noch richtig adressierten Mannosidase, und schon waren die erwünschten Proteine mit menschenähnlich wenig Mannose-Molekülen besetzt.

Nun fehlten aber noch jene Zuckermoleküle, die statt der Mannose die Oberfläche menschlicher Proteine zieren. Doch auch dieser zweite Schritt gelang den Wissenschaftlern nun an Pichia pastoris, einer Verwandten der Bäckerhefe. Sie verknüpften die Gene für jene Enzyme, die in menschlichen Zellen für die richtige Zuckerausstattung der Proteine sorgen, mit den Anweisungen für die richtigen Peptid-Adressen und schleusten diese Konstrukte in die pilzigen Einzeller ein.

Und siehe da: Die Hefe gehorchte. Wie von Zauberhand stellte sie nun die gewünschten Proteine mit menschlichem Zuckerbesatz her – und zwar alle Eiweiße ihrer Zelle, nicht nur diejenigen, deren Gene sie zusätzlich erhalten hatte. Zum Erstaunen der Wissenschaftler machte das den Pilzen offensichtlich nichts aus, sie wuchsen und teilten sich munter weiter.

Nur ein kleiner Schönheitsfehler bleibt nun noch zu beseitigen. Denn zusätzlich zu den Zuckern finden sich auf vielen Proteinen auch Kieselsäure-Moleküle, die ebenfalls zur Stabilität und Haltbarkeit der Proteine beitragen. Vielleicht lässt sich dieses letzte Dekor auf selbem Wege erzielen wie der "Zuckerguss" – dann wäre der Weg frei für eine billige und einfache Herstellung von Medikamenten-geeigneten Proteinen. Davon wären sicherlich Pharmaindustrie und Patienten gleichermaßen begeistert.