Die Erzeugung von Medikamenten ist meist aufwändig und teuer. Um die Produktion zu optimieren, sucht die Forschung nach immer effizienteren Wegen der Wirkstoffgewinnung. Höchst erfolgreich ist darin Univ.-Prof. Dr. Wolfgang Kroutil vom Institut für Chemie der Karl-Franzens-Universität Graz: In einem Kooperationsprojekt zwischen dem Austrian Center of Industrial Biotechnology (ACIB), dem Pharmaunternehmen Sandoz und der Karl-Franzens-Universität Graz haben Kroutil und sein Team eine neue Methode zur kostengünstigen und umweltfreundlichen Synthese von Silodosin entwickelt. Das Medikament spielt eine wichtige Rolle in der Behandlung von Störungen beim Harnlassen durch Prostata-Vergrößerung – ein Problem, das mehr als 90 Prozent aller Männer über 85 Jahre betrifft.
„Wir haben ein höchst effizientes Verfahren zur Herstellung von Silodosin entdeckt. Es spart Zeit, Geld und Ressourcen und ist äußerst umweltfreundlich“, freut sich Wolfgang Kroutil. „Das Enzym, das dabei zum Einsatz kommt, ist biologisch abbaubar und die Reaktion läuft ohne den Einsatz von Lösungsmitteln in Wasser ab – bei einer Temperatur von 30 bis 45 Grad Celsius, so dass keine zusätzliche Energie für Aufheizen oder Kühlung benötigt wird“, ergänzt der Grazer Chemiker.
Herkömmliche industrielle Verfahren zur Herstellung von Silodosin sind aufwändig. Denn Silodosin ist ein chirales Molekül. Das bedeutet, dass es in zwei Varianten auftreten kann, einem Bild und einem Spiegelbild, die ganz unterschiedliche Eigenschaften und Effekte auf den menschlichen Körper haben. Deshalb ist es notwendig, diese Varianten zu trennen oder – noch besser – nur eine Variante zu produzieren.
Die beiden Formen, die sich mit einer linken und einer rechten Hand vergleichen lassen, werden Enantiomere genannt und zwecks Unterscheidung als (R)- und (S)-Enantiomer bezeichnet. Bei Silodosin ist es das (R)-Enantiomer, das die gewünschte Wirkung erzielt und für seinen Einsatz als Medikament von seinem Spiegelbild separiert werden muss.
Dazu wird auf traditionellem Weg einem 1:1-Gemisch beider Enantiomere Wein- oder Mandelsäure zugegeben, was zur Kristallisation des (R)-Enantiomers führt, das dann abfiltriert werden kann. Dieser Vorgang muss jedoch mindestens dreimal wiederholt werden, um die nötige Reinheit zu erhalten. Dabei fällt die Hälfte des Ausgangsmaterials – das (S)-Enantiomer – als Abfall an und ist, ebenso wie die benötigten Lösungsmittel, zu entsorgen.
Grün und günstig
Ungleich kostensparender und umweltschonender ist dagegen die neue Methode, die im Kooperationsprojekt von ACIB, Sandoz und Uni Graz entwickelt wurde. „Wir stellen ausschliesslich das (R)-Enantiomer ohne eine Spur vom (S)-Enantiomer her“, erklärt der Grazer Chemiker. Die „Ausbeute“ beträgt 100 Prozent. Abfallprodukte gibt es keine.
Als Biokatalysator, der die gewünschte Synthese erledigt, dient das Enzym Omega-Transaminase, das die ForscherInnen zuerst identifiziert und anschließend in Abstimmung mit den Reaktionsbedingungen optimiert haben. Zusammen mit Sandoz konnte dieses Verfahren erfolgreich getestet und zum Patent angemeldet werden.
Wolfgang Kroutil ist mit seiner Arbeitsgruppe auf dem Gebiet der Biokatalyse in mehrere nationale und internationale Kooperationen eingebunden und kann bereits auf viel beachtete Forschungserfolge verweisen. Seine Arbeiten sind in den Forschungsschwerpunkten der Uni Graz „Molekulare Enzymologie und Physiologie“ sowie „Umwelt und Globaler Wandel“ verankert. Beim ACIB ist Kroutil stellvertretender Leiter des Forschungsbereichs „Biokatalyse“.