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Meerwert vom Feld

Pharma Nachhaltigkeit Gesundheit & Wohlbefinden
Lesedauer 7 min
22. März 2024

Squalen verstärkt die Wirkung von Medikamenten und spielt bei neuen Therapien eine wichtige Rolle. Bislang wurde der Rohstoff vor allem aus der Leber von Haien gewonnen. Evonik tritt jetzt mit einer pflanzlichen Alternative an.

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Autor Christoph Bauer

Redakteur und Textchef der ELEMENTS

Ihren schlechten Ruf verdankt eine der wichtigsten und nützlichsten Tiergruppen der Welt einem Kino-Blockbuster: Der Thriller „Jaws“ („Der Weiße Hai“) von 1975 stellt Haie als menschenfressende Ungeheuer dar. Sowohl Autor Peter Benchley als auch Regisseur Steven Spielberg bedauerten diese Inszenierung im Nachhinein ausdrücklich. Ihre vermeintliche Monstrosität machte Haie zu einer begehrten Trophäe für Sportfischer, viele sterben zudem als Beifang in der Fischerei, und die Flossen der Knorpelfische gelten in Asien als Delikatesse. 

Auch die Pharma- und Kosmetikindustrie trägt dazu bei, dass einige bedrohte Haiarten stark unter Druck geraten: Sie dienen als Lieferant von Squalen, einem Stoff, der im menschlichen Stoffwechsel eine wichtige Rolle spielt und sowohl in Kosmetika als auch in Medikamenten und Impfstoffen eingesetzt wird. Evonik kann der Pharmaindustrie nun eine pflanzliche Alternative auf GMP-Basis anbieten, die noch zuverlässigere Ergebnisse liefert. GMP steht für Good Manufacturing Practice und ist die Garantie für eine kompromisslos hohe Qualität.

Squalen wird traditionell aus der Leber von Haien gewonnen, deren lateinischer Name Squalus der Substanz auch ihren Namen gibt. Bei Knorpelfischen übernimmt die große ölhaltige Leber teilweise die Funktion der Schwimmblase bei Knochenfischen. Eine Haileber macht zwischen 20 und 40 Prozent des Körpergewichts des Tiers aus. Squalen spielt derzeit eine wichtige Rolle in Totimpfstoffen, insbesondere bei Grippevakzinen. Auch in pharmazeutischen Cremes und Salben kann es angewendet werden, um sie effektiver zu machen. Der Talg, den die menschliche Haut produziert, enthält ebenfalls einen Anteil Squalen.

Amaranthus cruentus, amaranth flowers
Blütenpracht: Der Amarant zählt zu den Pseudogetreiden. Evonik ist es gelungen, aus dem Öl der Samenkörner Squalen pflanzlichen Ursprungs in Pharmaqualität zu gewinnen.

Bei Evonik Health Care ist Rima Jaber Global Product Manager für Lipide in parenteralen Drug-Delivery-Lösungen, also Verfahren, bei denen Wirkstoffe nicht den Magen-Darm-Trakt durchlaufen. Die promovierte Pharmatechnologin ist sich der Bedrohung bewusst, die die Verwendung von Rohstoffen auf Tierbasis für die Populationen dieser mehr als 450 Millionen Jahre alten Tiergruppe darstellt: „Von Tieren gewonnenes Squalen trägt zur Dezimierung der Haipopulationen bei.“

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Rima Jaber ist bei Evonik für Lipide zuständig, die in parenteralen Anwendungen zum Einsatz kommen, etwa in Impfstoffen.
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Das fertige Produkt ist farblos und klar. Die Reinheit des Squalens liegt nahe bei 100 Prozent.

ES DROHT EINE KASKADE

In der Vergangenheit war etwa der Dornhai, Squalus acanthias, eine der am häufigsten vorkommenden Haiarten der Welt. Heute gilt er im Nordostatlantik bereits als „kritisch gefährdet“. Das liegt nicht zuletzt daran, dass der grätenfreie Bauchlappen des Dornhais, auf Deutsch „Schillerlocke“ genannt, eine begehrte Fischspezialität ist. Auch die Rückenstücke, die als „Seeaal“ bezeichnet werden, verbergen durch den Namen ihre wahre Herkunft. In der deutschen Nordsee gilt der Dornhai laut der deutschen Roten Liste als äußerst selten und vom Aussterben bedroht.

Ulrich Karlowski, Biologe und Vorstand der Deutschen Stiftung Meeresschutz, erläutert, welch wichtige Rolle Haie für marine Ökosysteme spielen: „Die mehr als 500 heute bekannten Haiarten agieren als bedeutende Top- und Mesoprädatoren, also Raubfische, wie eine gigantische ozeanische Putzkolonne. Sie sind, vereinfacht gesagt, wesentlicher Teil der Gesundheits polizei der Meere.“ Der Bestand nahezu aller kontrollierten Hochseehaiarten ist in den vergangenen 50 Jahren im Schnitt um 70 Prozent zurückgegangen. Für zahlreiche Arten fehlen Daten, um die Zahl der existierenden Tiere überhaupt beurteilen zu können.

Ein Aussterben der Haie wäre für die Weltmeere verheerend, sagt Karlowski: „Sie gehören zu den Schlüsselspezies der Meere. Ihr Verschwinden würde eine Kaskade auslösen, bei der Ökosysteme wie tropische Korallenriffe, die ohne gesunde Haibestände nicht existierenkönnen, untergehen.“ Die Folgen für unzählige Meerestierarten, die ganz oder teilweise auf Riffe angewiesen sind, wären kaum abzusehen, so der Biologe. Drastisch wären die Konsequenzen auch für die Menschen: Hunderttausende Kleinfischer würden angesichts zusammenbrechender Fischbestände ihre Lebensgrundlage verlieren und Millionen Bewohner des globalen Südens einen wesentlichen Bestandteil ihrer Nahrungsgrundlage. „Es ist somit im ureigensten Interesse der Menschen, Haie zu schützen, den Nutzungsdruck zu verringern und ihre Bestände wieder aufzubauen.“

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Andreas Jakob, der das gesamte Projekt aus Hanau geleitet hat, im Gespräch mit Laborantin Lea Lietzenmayer

ERSATZ IN PHARMAQUALITÄT

Der Schutz von Knorpelfischen ist besonders wichtig, da diese Arten sich nur sehr langsam vermehren. In der Tiefsee lebende Arten wie der Grönlandhai mit einer Lebenserwartung von rund 400 Jahren werden erst im Alter von 150 Jahren geschlechtsreif, beim stark befischten Makohai sind es immerhin 20 Jahre. Zudem haben Haie nur sehr wenig Nachwuchs.

Die Gewinnung von Squalen aus Hailebern ist nicht das zentrale Problem bei der Dezimierung der Bestände. Doch im Schnitt müssen immerhin drei Tiere sterben, damit ein Kilo Squalen produziert werden kann. Als alternative Quelle für den Rohstoff könnten künftig Pflanzen dienen. 

Bislang war es eine Hürde, die Substanz auf diesem Weg in der für pharmazeutische Produkte notwendigen Menge und Reinheit zu gewinnen. Mit Phytosquene ist es Evonik nun gelungen, ein Ersatzprodukt in Pharmaqualität herzustellen. Der Rohstoff für das Produkt ist das Öl des Amarants, eines Pseudogetreides aus der Familie der Fuchsschwanzgewächse. Die Pflanze mit ihrem tiefvioletten üppigen Blütenstamm wird in vielen Teilen der Welt kultiviert, sie ist auch als Nahrungsmittel geeignet. „Wegen der Vielzahl möglicher Anbaugebiete gibt es für den Rohstoff eine hohe Versorgungssicherheit“, sagt Evonik-Expertin Jaber. 

Professorin Katrin Böhning-Gaese nennt das Projekt ein Beispiel für „seeds of the good anthropocene“ – die englische Beschreibung des Phänomens, dass sich das Zeitalter, in dem der Mensch zu einem der wichtigsten Einflussfaktoren auf die biologischen, geologischen und atmosphärischen Prozesse auf der Erde geworden ist, zum Besseren wenden kann. „Transformation geschieht dadurch, dass sich ganz viele kleine Dinge verändern“, sagt die Direktorin des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums in Frankfurt am Main. „Derartige Modellprojekte sind notwendig, hilfreich und inspirierend.“

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»Wo immer wir tierische Produkte durch pflanzliche oder biotechnologisch hergestellte Produkte ersetzen können, tun wir das.«

THOMAS RIERMEIER LEITER DER BUSINESS LINE HEALTH CARE

Phytosquene zählt zu den Next Generation Solutions von Evonik, also Produkten mit einem überragenden Nachhaltigkeitsnutzen. Diese Eigenschaft hat in der Pharmabranche stark an Bedeutung gewonnen. Doch die Herstellung des neuen, pflanzlichen Rohstoffs stellte die Forscher von Evonik zunächst vor einige Herausforderungen – zum Beispiel, eine extrem hohe Reinheit zu gewährleisten. Die Lösung wurde gemeinsam mit der Verfahrenstechnik entwickelt und besteht aus einer vorgeschalteten Klärung des Öls in Kombination mit einem chromatografischen Verfahren. Dies ermöglicht einen Aufbereitungsprozess, der nicht nur wirtschaftlich ist, sondern die Produktion von Squalen in einer Reinheit von 99 bis 100 Prozent gewährleistet. Am Standort Dossenheim bei Heidelberg stellt Evonik das Konzentrat nun in dieser herausragenden Pharmaqualität her. 

„Auch das bei der Klärung entstehende Restöl ist noch ein wertvoller natürlicher Rohstoff“, erklärt Jaber, „ich bin zuversichtlich, dass wir dafür eine sinnvolle Verwendung finden werden.“ Phytosquene ist Teil des Portfolios von Produkten nicht tierischen Ursprungs, die Evonik in den vergangenen Jahren eingeführt hat. Ein weiteres Beispiel ist Phytochol, ein Cholesterin auf Pflanzen basis, das bei der Herstellung von mRNA und Gen therapeutika sowie in der Zellkultur verwendet werden kann. Auch das Kollagen Vecollan, das mittels Fermen tation hergestellt wird und sich für medizinische Anwendungen eignet, enthält keine tierischen oder menschlichen Materialien. Ein anderes pflanzliches Kollagen, allerdings für den Pflegebereich, ist Vecollage. 

Mit diesen Produkten eröffnen sich neue Möglichkeiten für Veganer oder Menschen, die aus kulturellen oder religiösen Gründen keine Arznei- oder Pflegemittel mit tierischen Bestandteilen verwenden wollen. Jedes pharmazeutische Produkt muss bereits heute einen Hinweis enthalten, ob die darin enthaltenen Wirkstoffe tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind. „Wo immer wir tierische Produkte durch pflanzliche oder biotechnologisch hergestellte Produkte ersetzen können, tun wir das“, sagt Thomas Riermeier, Leiter der Business Line Health Care, „damit tragen wir zur Erhaltung der biologischen Vielfalt bei und sorgen gleichzeitig für maximale Konsistenz, Qualität und Reinheit des Produkts.“

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Innerhalb von zwei Jahren gelang es dem Team, Phytosquene als erste pflanzenbasierte Alternative in Pharmaqualität auf den Markt zu bringen.

ZUVERLÄSSIGER BOOSTER

Der Bedarf an Squalen in der Pharmabranche ist groß: Es verstärkt die Wirkung von Medikamenten und die Immunreaktion von Impfstoffen. Als sogenanntes Adjuvans ermöglicht es eine niedrigere Dosierung, was mögliche Nebenwirkungen begrenzt. Allerdings kann es bei Squalen aus tierischen Quellen zu Qualitätsproblemen kommen. Da Haie in der Regel am Ende der Nahrungskette stehen, reichern sich in ihrer Leber Giftstoffe an, zum Beispiel Methylquecksilber. Dieser Stoff kann das Nervensystem schädigen, warnt das Umweltbundesamt. Zudem variiert die Zusammensetzung des tierischen Squalens von Charge zu Charge, was zu einer schwankenden Qualität des Endprodukts führt. 

Das von Evonik verwendete Amarantöl hingegen ist von gleichbleibend hoher Qualität und frei von Quecksilberrückständen. „Das Produkt muss außerdem die gleichen Spezifikationen erfüllen wie Squalen tierischen Ursprungs“, sagt Rima Jaber, „zum Beispiel die Anforderungen der europäischen Arzneibücher.“ Darin sind die Standards aller 47 Mitgliedstaaten des Rats von Europa für Arzneimittel und deren Inhaltsstoffe festgehalten.

Intensiv geforscht wird derzeit am Einsatz von Squalen in mRNA-Impfstoffen. Erste Versuche ergaben, dass ihre Beigabe die Haltbarkeit erhöht. Dies wäre ein großer Fortschritt speziell für Länder, in denen die temperaturempfindlichen Impfstoffe nicht durchgehend gekühlt werden können.In der Krebsforschung wird ebenfalls intensiv an der Nutzung von Squalen bei mRNA-Therapien gearbeitet. „Die ersten Ergebnisse sind hochinteressant“, sagt Jaber. Am Evonik-Standort in Vancouver (Kanada), wo an Lipidnanopartikeln für mRNA-Impfstoffe und -Therapien geforscht wird, arbeiten Wissenschaftler nun an der Verwendung von pflanzlichem Squalen mit neuen Formulierungen. Jaber ist „zuversichtlich, dass wir auch bei künftigen Lösungen Squalen aus tierischen Quellen durch Phytosquene ersetzen können“.

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Mit einem leichten Gelbton kommt das aufgearbeitete Amarantöl aus der Verfahrenstechnik in Marl.