Hamburg Heilen mit Gift: Warum Tim Lüddecke Skorpione und Spinnen „melkt“ – und wie das geht
Medikamente aus Gift von Schlangen, Spinnen und Schnecken? Gibt es bereits. Tim Lüddecke arbeitet an weiteren Wirkstoffen auf Basis von Tiergiften. Ein Laborbesuch.
Tim Lüddecke war im Kindergartenalter, als er sich zum ersten Mal Giftspinnen von seinen Eltern wünschte. Die winkten ab und kauften ihrem Sohn stattdessen Echsen, die er in Terrarien hielt. „Als kleiner Junge wusste ich schon, dass ich einmal etwas mit giftigen Tieren machen will“, erzählt Lüddecke.
Im Alter von 14, 15 Jahren hielt er dann nicht nur Echsen, sondern auch Dutzende Vogelspinnen, und versuchte im Rahmen von „Jugend forscht“ zu beweisen, mit giftigen Hundertfüßern Pflanzenschädlinge natürlich bekämpfen zu können. „Der Versuch scheiterte“, erzählt Tim Lüddecke, „weil die Viecher leider auf dem Boden lebten und die Schädlinge darüber.“ Die Mühe, zu ihnen hochzuklettern, machten sich die Hundertfüßer einfach nicht.
Der 32-Jährige steht in einem modernen Labor des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie in Gießen, einen roten Kittel am Leib, eine Schutzbrille auf der Nase. Viel Glas, viel Edelstahl, im Hintergrund das Surren der Lüftungsanlage. Gerade schneidet Lüddecke ein kleines Loch in eine Plastikbox, in der eine Weißknievogelspinne sitzt. Es ist noch ein kleines Tier, ein „Baby“, wie er sagt, der Körper vielleicht fünf Zentimeter groß. Am Hinterteil trägt die Spinne Haare, die sie bei Gefahr abschießen kann.
Das Tier kauert in einer Ecke, die Beine angezogen, als würde es ahnen, was gleich passiert. Lüddecke sagt „Melken“ dazu, so nennt er den Vorgang der Giftgewinnung, wohlwissend, dass die Bezeichnung eigentlich nicht korrekt ist. Schließlich besitzen Spinnen keine Zitzen oder Euter, die sich melken ließen, sondern Beißklauen mit Giftdrüsen darin.
Bei kleinen einheimischen Arten muss Lüddecke diese Drüsen unter dem Mikroskop herausschneiden. „Die Spinnen sterben dabei leider“, sagt er. Bei Tieren wie der Weißknievogelspinne ist das nicht nötig. Die muss man lediglich dazu bringen, zuzubeißen. „Am besten nicht in den Finger“, sagt der Forscher und lacht. Damit das nicht passiert, betäubt Tim Lüddecke das Tier zunächst.
Dafür schneidet er das Loch in die Box, durch das er mit einem kleinen Schlauch Kohlenstoffdioxid leitet. Es dauert nicht lange, bis das Gas wirkt. Lüddecke nimmt danach das Tier und positioniert seine Klauen an einer feinen, durchsichtigen Membran, die wie Frischhaltefolie ein winziges Gefäß bedeckt. „Spinnen beißen nicht einfach so, sie müssen genervt sein“, erklärt er und beginnt, die Vogelspinne mit einem kleinen Pinsel zu ärgern.
Zunächst reagiert das Tier kaum, zu benebelt scheint es noch zu sein. Dann aber erwacht es, wehrt sich – und beißt schließlich zu. Lüddecke setzt die Spinne wieder in die Plastikbox. Zurück bleibt ein kleiner, klarer Tropfen Gift. „Sicherlich drei Milligramm“, sagt er.
Drei Milligramm. Was sich nach wenig anhört, ist für Forscher eine Menge. Sie erlaubt es, mit chemischen Methoden einzelne Bestandteile des Gifts zu entschlüsseln. Bei Spinnen können es bis zu 3000 sein – und einige davon möglicherweise die Medizin verändern.
Das ist der Grund, weshalb Tim Lüddecke mit seinem Team hier in Gießen mit Spinnen und Skorpionen, aber auch Schnecken und Ameisen arbeitet: Weil sie hoffen, neuartige, hochwirksame Arzneien zu entdecken.
Die Idee, sich die Wirkung von Tiergiften zunutze zu machen, ist nicht neu. In den 1960er Jahren zum Beispiel schauten sich brasilianische Forscher erstmals das Gift der heimischen Lanzenotter genauer an. Menschen, die von der extrem giftigen Schlange gebissen werden, erleiden meist einen Kreislaufzusammenbruch.
Die Wissenschaftler fanden und isolierten damals eine Giftkomponente, die im menschlichen Körper hemmend auf ein spezielles Enzym wirkt, das entscheidend für die Aufrechterhaltung des Blutdrucks ist. Der Blutdrucksenker Captopril basiert darauf und ist noch heute eins der meistverschriebenen Arzneimittel.
Es gibt auch Beispiele aus der jüngeren Vergangenheit, zum Beispiel den Wirkstoff Exenatid. Er ist einer Verbindung aus dem Speichel der amerikanischen Gila-Krustenechse nachempfunden und wird als Mittel zur Blutzuckersenkung bei Diabetes mellitus eingesetzt. Die Zulassung erhielt er im Jahr 2005 – genauso wie Ziconotid, ein Schmerzmittel, das wesentlich stärker wirkt als Morphium. Es basiert auf einer Giftkomponente der Kegelschnecke und kann zum Beispiel Tumorpatienten helfen.
Bestandteile des Kegelschneckengifts hat auch Tim Lüddecke eingelagert. Auf einer Ebene des Forschungsgebäudes stehen große Gefrierschränke, die bis zu 80 Grad minus anzeigen. Hinter großen Türen verbergen sich kleinere Kästen, in denen wiederum Gefäße mit gefrorenem Gift oder einzelnen Giftkomponenten stehen. Auf keinem der Behältnisse sind Namen notiert, sondern immer nur Codes – auch der Sicherheit wegen.
Nur die Proben mit den Ameisen sind gleich zu erkennen. Denen trotzt Tim Lüddecke ihr Gift auf recht fiese Weise ab: indem er sie in eine Lösung schmeißt. „Wenn Ameisen ertrinken, stechen sie sozusagen ins Wasser und geben dabei ihr Gift ab“, sagt der Wissenschaftler. Zurzeit erforscht er zwei Knotenameisenarten.
Die Aufgabe von Tim Lüddecke und seinem Team ist es, Gift zu gewinnen, es in seine Einzelteile zu zerlegen und zu analysieren. Wie die Komponenten wirken, die sie dabei herausfiltern, wird dann nicht nur in Gießen erforscht, sondern auch von Kooperationspartnern. Im eigenen Haus arbeiten Forschungsgruppen unter anderem an Komponenten, die im Bereich Blutgerinnung und Antibiotika eingesetzt werden könnten. Zum Beispiel erforschen sie ein Bestandteil des Gifts von Pseudoskorpionen, das gegen MRSA-Keime wirken könnte, den sogenannten Krankenhauskeimen.
Das größte Potenzial vermutet Tim Lüddecke aber bei Spinnen. Das liege nicht allein an der großen Zahl von Komponenten, aus denen sie bestehen. Sondern auch daran, dass sie – anders als etwa Schlangengifte – für den Menschen im Regelfall ungefährlich seien. „Sie haben sich im Laufe der Evolution entwickelt, um primär Insekten zu töten“, erklärt Lüddecke. Tiere wie die sehr gefährliche australische Trichternetzspinne seien die absolute Ausnahme. „Davon gibt es vielleicht zehn, 15 Arten – von 50.000“, sagt er.
Das Gift der Trichternetzspinne könnte übrigens noch für eine Revolution in der Schlaganfalltherapie sorgen: Forscher fanden eine Verbindung in ihrem Gift, die auf den Säurehaushalt im Gehirn wirkt. Die Hoffnung ist, daraus ein Medikament zu entwickeln, das zum Beispiel Notfallsanitäter Menschen geben könnten, die einen Schlaganfall erlitten haben und deren Gehirn oft unter Sauerstoffmangel leidet. Bislang können sie meistens erst mit der Therapie starten, wenn die Ursache für den Schlaganfall klar ist. Das Mittel soll eine Übersäuerung verhindern, die in dieser Zeit oft eintritt und zu Schäden führt.
Tim Lüddecke selbst arbeitet mit der Trichternetzspinne nicht. Sein Fokus und das seines Teams liegt auf einheimischen Arten, deren Gift bislang noch so gut wie unbeschrieben ist. Die brasilianische Weißknievogelspinne von heute ist genauso wie ein Skorpion aus Griechenland eine Ausnahme: Normalerweise würde ein Kollege aus Australien mit dem Tier arbeiten. Der aber kann wegen Corona das Land nicht verlassen und darf selbst keine fremden Spezies einführen. „Die Australier sind da sehr streng“, sagt Lüddecke.
Auf Gifte, die für den Menschen gefährlich sind, konzentrierte sich die Forschung in der Vergangenheit jedenfalls schon deshalb, um Gegengifte oder andere Therapiemöglichkeiten entwickeln zu können. Außerdem sind für die Analysen Mengen notwendig, die sich bei den meisten einheimischen Arten nicht so leicht gewinnen lassen: „Um beispielsweise von einer Wespenspinne ähnlich viel Gift zu gewinnen wie von einer Weißknievogelspinne, müssten wir locker 100 Tieren die Giftdrüse entfernen“, sagt Tim Lüddecke.
Das tut er natürlich nicht. Stattdessen sequenziert der Forscher bei so kleinen Tieren mit seinem Team die Genstrukturen der Gifte, analysiert die Bestandteile am Computer und vervielfältigt dann diejenigen, die interessant sind. Dafür nutzt er hauptsächlich Bakterien, in die er die Gensequenzen schleust. „Dieses Vorgehen war noch vor wenigen Jahren technisch nicht möglich“, sagt Lüddecke, der einige seiner Forschungsobjekte gleich auf der Wiese nebenan findet.
Für ein Projekt mit Kreuzottern – neben der Aspisviper aus dem Schwarzwald eine der zwei in Deutschland vorkommenden Giftschlangen – war der Wissenschaftler kürzlich wiederum im Bayerischen Wald unterwegs. Beide Tiere gelten als vom Aussterben bedroht – wie so viele Tier- und Insektenarten. Für Lüddecke ein Drama: „Mit jeder Art gehen auch Komponenten verloren, die großes Potenzial haben könnten“, warnt er. „Besonders dramatisch ist diese Entwicklung in den Meeren.“
Zumindest bei einer Ursache für das Artensterben könnte Tiergift bald selbst Abhilfe schaffen: Weil zum Beispiel Spinnen sehr gezielt nur bestimmte Insekten töten, wird in Gießen auch an Insektiziden auf Spinnengiftbasis geforscht. Die sollen nur Schädlinge angreifen und keine Nützlinge wie etwa Bienen. „Die Entwicklung von Insektiziden“, sagt Tim Lüddecke, „könnte auch etwas schneller vorangehen als die Entwicklung von Medikamenten.“ Bis davon welche aus Gießen kommen, werden wohl noch einige Jahre vergehen.
Wenn im Reptilienzoo 100 Nosferatu-Spinnen schlüpfen
