Gesundheit und Ernährungssicherheit dank pflanzlicher Peptide

In unserer vielfältigen Pflanzenwelt steckt eine natürliche Lösung, um in der Landwirtschaft Schädlinge zu bekämpfen oder Dürren meistern zu können. Ein Forschungsteam der UZH um Professor C. Zipfel will Pflanzen über das eigene Immunsystem resistent machen. Ebenso bietet es Grundlagen, um auf Antibiotikaresistenzen in Mensch und Tier zu reagieren.

Unser Planet steht aufgrund der ständig wachsenden menschlichen Bevölkerung und des Klimawandels vor zahlreichen Herausforderungen. Von grösster Bedeutung ist dabei unsere Fähigkeit, genügend nahrhafte und sichere Lebensmittel auf nachhaltige Weise zu produzieren und ein gesundes Leben für Mensch und Tier zu erhalten. Die für die Landwirtschaft verfügbaren und geeigneten Flächen werden immer knapper und die Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit sind verheerend. Darüber hinaus führen Krankheitserreger und Schädlinge sowie extreme Wetterbedingungen zu massiven Ernteverlusten. Jährlich gehen damit bis zu 40 Prozent der Nahrungsmittelpflanzen verloren. Allein in den letzten zehn Jahren entstanden durch Dürren weltweite Verluste in der Pflanzenproduktion in Höhe von 30 Milliarden US-Dollar.

Ähnlich wie bei den Nutzpflanzen nehmen auch die Infektionskrankheiten bei Mensch und Tier aufgrund des Klimawandels und des zunehmenden Personen- und Warenverkehrs zu. Antibiotikaresistenzen werden von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als eine der zehn grössten Herausforderungen für die Menschheit bezeichnet.

In beiden Kontexten – Landwirtschaft und Medizin – können pflanzliche Moleküle die Antwort sein.

Durch die Stärkung des pflanzlichen Immunsystems über sogenannte sekretierte Signalpeptide könnte weitgehend auf Pestizide verzichtet und Ernteausfälle aufgrund von Schädlingen oder auch Dürren, die aufgrund des Klimawandels zunehmen, minimiert werden.
Professor Cyril Zipfel möchte mit seiner Arbeit eine bessere Gesundheit und Produktivität bei Pflanzen sowie eine Verbesserung der Gesundheit für alle Organismen ermöglichen. Pflanzliche Peptide könnten dank seiner Forschung die zukunftsweisende Alternative zu Antibiotika und Pestiziden sein.

Zu diesem Zweck wird das UZH-Forschungsteam in einem ersten Schritt sekretierte Signalpeptide und antimikrobielle Peptide, die natürlicherweise bei Pflanzen vorkommen und die als Stress-Antwort produziert werden, suchen und isolieren. Diese sollen dann in einem weiteren Schritt als natürliche Stärkungsmittel vorbeugend und präventiv oder bei Krankheit, zum Beispiel gegen Bakterien und Pilze, eingesetzt werden. Damit soll das eigene Immunsystem der Pflanze durch die positiven Effekte, die von diesen Peptiden ausgehen, auf molekularer Ebene aktiviert werden. Die Pflanzen werden resistenter und somit weniger anfällig auf Schädlinge; ein natürlicher Selbstschutz, der die Pflanze von innen stärkt.

Es wurde dabei auch bereits beobachtet und festgestellt, dass diese isolierten Moleküle auch bei Mensch und Tier positive Eigenschaften auslösen, die Immunantworten auf natürliche Weise verbessern. Dank dieser Erkenntnisse könnten in Zukunft neue Lösungen in der Medizin entwickelt werden, wie beispielsweise Alternativen für Antibiotika.

Sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Tierwelt und beim Menschen sehen wir uns mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert. Das kürzlich an der UZH eröffnete One Health Institut bietet eine ideale Grundlage, um solch globale Probleme – und damit auch die Umsetzung des Forschungsprojekts von Prof. Dr. Zipfel – ganzheitlich anzugehen. Mit dem One Health Institut entstand ein interdisziplinäres Zentrum, das sämtliche Organismen miteinbezieht. Damit wird sichergestellt, dass sämtliche Lebensformen und Organismen von den erarbeiteten Lösungen profitieren können. Das Forschungsprojekt von Prof. Dr. Zipfel wird weitreichende Wirkung entfachen, die weit über die Pflanzenwelt hinausgehen wird.

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