Verborgene bioactive Naturstoffe – miRNA in extrazellulären Vesikeln als mögliche bioaktive Wirkstoffe der Europäischen Mistel

• Antragstellerin: Wenyan Xie, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 412271215

Pflanzliche Wirkstoffe werden weltweit als Phytotherapeutika in komplementären Therapiesystemen oder als Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt. Häufig sind deren aktive Bestandteile und ihre Wechselwirkungen mit dem menschlichen Organismus aber nicht zufriedenstellend charakterisiert. Daher werden international viele wissenschaftlichen Studien durchgeführt, um die wissenschaftliche Basis für derartige Therapien zu untermauern. MicroRNAs (miRNAs) sind eine Klasse einzelsträngiger nichtkodierender RNA aus ca. 22 Nukleotiden die eine wichtige Rolle in der Regulation der Genexpression spielen. Pflanzliche miRNA kann dabei die Grenze zu tierischen Organismen überspringen, da miRNA aus Reis im Blut von Versuchstieren nachgewiesen wurde und ihren Metabolismus beeinflusste. Pflanzliche miRNA (miR159) kann humane Gene adressieren und hemmt dabei Brusttumore in vitro und in vivo. Die Untersuchungen lassen somit vermuten, dass auch humane Gene durch pflanzliche miRNA, die durch Nahrung oder durch Arzneipflanzen aufgenommen werden, reguliert werden können und als bisher noch nicht betrachtete pharmakologisch aktive Naturstoffe wirken.Die Mistel (Viscum album L.) wird seit Jahrhunderten traditionell zur Behandlung von Herz-Kreislauf- und Tumorerkrankungen eingesetzt. Der wissenschaftliche Hintergrund dazu wird kontrovers diskutiert. Unsere eigenen Untersuchungen nach High-Throughput-Illumina-Sequencing und bioinformatischer Auswertung haben ergeben, dass in der Mistel miRNAs vorhanden sind, die zu den über die berichteten pharmakologischen Effekte von Mistelextrakten passen. Da pflanzliche miRNA in einem Arzneipflanzenextrakt und in tierischen Körperflüssigkeiten nicht stabil sein dürfte, gehen wir davon aus, dass diese in extrazellulären Vesikeln (EVs) vorkommen, die bereits nachgewiesen wurden. Die EVs sind membranumschlossene Nanopartikel, die von Pflanzen freigesetzt werden und als stabile Transportform agieren.Weiterhin gehen wir davon aus, dass miRNA in der Mistel eine eigenständige Klasse biologisch aktiver Naturstoffe darstellt, die zu den pharmakologischen Effekten dieser Arzneipflanze beitragen könnte wobei EVs aus der Mistel für Transport und Freisetzung der miRNA verantwortlich sind.Die beabsichtigten Untersuchungen konzentrieren sich auf das Auffinden von Organismengruppen-überschreitender regulatorischer miRNA der Mistel und der Identifizierung von Zielgenen in Säugetieren. Gleichzeitig soll die Freisetzung des EV-vermittelten Transports von miRNA in Zellkulturen dargestellt werden.Sollte unserer Arbeitshypothese bestätigt werden, würde das das Verständnis von miRNA-basierten Inhaltsstoffen als aktive Naturstoffe in Arzneipflanzen befördern und deren therapeutische Verwendung auf eine neue Basis stellen. Außerdem könnte dies auch Grundlage für neue therapeutische Optionen darstellen und den Einsatz von traditionellen pflanzlichen Zubereitungen auch aus anderen Pflanzen wissenschaftlich begründen helfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen