Maßgeschneidert: Ein „Dimmer“ für die Medikamentenwirkung

12/11/2013
Foto: Frau hält Tabletten in der Hand und Glas Wasser

Medikamente sollen demnächst in feinen Abstufungen wirken können;
© panthermedia.net/Dmitry Lobanov

Viele Medikamente folgen dem Prinzip „Alles oder nichts!“. Einem internationalen Forscherteam unter Federführung der Universität Bonn ist es nun gelungen, maßgeschneidert eine Art „Dimmer“ für Medikamente zu erschaffen.

Damit lassen sich Wirkstoffe entwickeln, die bestimmte Signalwege im Stoffwechsel nicht nur an oder ausschalten, sondern eine fein abgestufte Wirkung entfalten. Die Forscher versprechen sich davon Medikamente, die besser wirksam und verträglich sind.

Volkskrankheiten wie Bluthochdruck, Bronchialasthma oder Herzinsuffizienz lassen sich mit Medikamenten behandeln: Viele dieser Wirkstoffe aktivieren nach Bindung an „Schalter“ auf der Oberfläche von Körperzellen bestimmte Signalwege. Eine wichtige Gruppe sind sogenannte G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR). „Diese GPCR dienen der Zelle zur Verarbeitung von Reizen aus der Innen- und Außenwelt des Körpers, zum Beispiel von Nerven- und Hormonimpulsen oder von Geschmack und Geruch“, sagt Prof. Klaus Mohr vom Pharmazeutischen Institut der Universität Bonn. Auch bei Entzündungsprozessen und dem Zellwachstum spielen die GPCR eine wichtige Rolle.

Die Mehrzahl dieser Arzneistoffe schalten den entsprechenden GPCR entweder ein oder aus und verändern auf diese Weise die Zellfunktion. Lediglich eine Minderheit von Arzneistoffen legt den „Schalter“ nur teilweise um, wie zum Beispiel das traditionsreiche Augenmedikament Pilocarpin. „Partial aktivierende Arzneistoffe wirken milder, weil sie die Rezeptoren nicht maximal stimulieren“, sagt Privatdozent Dr. Christian Tränkle aus der Arbeitsgruppe von Mohr. Diese abgestuft wirkenden Substanzen lassen sich bisher jedoch kaum chemisch „maßschneidern“, da über die molekulare Ursache ihrer verminderten Rezeptoraktivierung bislang wenig bekannt ist.

Dem Forscherteam ist es nun gelungen, ein neues Konzept zur Vorhersage einer teilweisen Aktivierung von GPCR zu entwickeln. Die Wissenschaftler um Mohr untersuchten gezielt das Design von Wirkstoffmolekülen, die neben einer Funktionseinheit für das Anschalten auch eine für das Ausschalten besitzen. In ihren Laborexperimenten boten sie den GPCR Substanzen an, die - je nach Struktur dieser Funktionseinheiten - ein bestimmtes Verhältnis zwischen An- und Abschalt-Vorgängen kodieren. „In der Summe ergibt sich dann eine bestimmte Intensität der Rezeptoraktivierung durch die jeweilige Substanz. Das Prinzip gleicht somit einem Dimmer“, erklärt Apotheker Andreas Bock, der diese Entdeckung während seiner Doktorarbeit im Bonner Pharmazeutischen Institut.

Die speziell konstruierten Wirkstoffe schalten einen GPCR, den sogenannten muskarinischen Acetylcholin-Rezeptor, an einer Stelle ein, über die auch der körpereigene Überträgerstoff aktiv wird, oder sie verhindern das Anschalten durch Bindung an einer anderen Stelle des Rezeptors. „Mit unserem Konzept lässt sich erstmals gezielt konstruieren, wie stark der »Netto-Effekt« eines Wirkstoffes auf den GPCR ist“, sagt der Pharmakologe. Die Technologie eröffne die Aussicht, innovative Arzneistoffe herzustellen, die durch den „Dimmer“ besser wirksam und verträglich sind.


MEDICA.de; Quelle: Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn