Naturstoffforschung

Naturstoffforschung bezeichnet die wissenschaftliche Untersuchung chemischer Verbindungen, die von lebenden Organismen produziert werden. Sie umfasst die Entdeckung, Isolierung, Charakterisierung und Bewertung von Naturstoffen sowie deren Biosynthese und potenzielle Nutzbarkeiten in Medizin, Landwirtschaft, Kosmetik und Industrie.

Quellen natürlicher Produkte sind Pflanzen, Mikroorganismen (Bakterien, Pilze), Meeresorganismen und weitere ökologische Nischen. Die Methoden umfassen Extraktion, Trennung durch Chromatographie, Strukturaufklärung mittels NMR- und Massenspektrometrie, sowie Dereplikation, um bekannte Verbindungen zu vermeiden. Ergänzend kommen Genomik, Metagenomik und synthetische Biologie zum Einsatz, um Biosynthesewege zu identifizieren und zu optimieren.

Der typische Forschungsprozess schließt Bioassays, Pharmacognosy, Pharmakologie und Toxikologie ein, gefolgt von Strukturo-Activity-Relation (SAR) Analysen, semisynthetischer Weiterentwicklung oder totaler Synthese. Ziel ist die Identifizierung neuer Wirkstoffe, Forschungswerkzeuge oder Duft- und Aromamaterialien.

Die Naturstoffforschung hat eine zentrale Rolle in der Arzneimittelentwicklung gespielt, beispielsweise bei Antibiotika, Antitumorwirkstoffen und antiparasitären Substanzen. Sie trägt auch zu Landwirtschaft, Ernährung und Industrie bei. Zu Herausforderungen gehören die wiederholte Entdeckung bekannter Verbindungen, begrenzte Verfügbarkeit seltener Organismen, ökologische und regulatorische Aspekte sowie kostenintensive Aufbereitung.

Zukünftige Entwicklungen richten sich auf Genome Mining, Metabolomik, Umwelt- und mikrobieller Bioprospektion, sowie auf technologische Fortschritte in Fermentation, Enzymtechnik und synthetischer Biologie, um nachhaltige und skalierbare Produktionswege zu ermöglichen.