Forscher eröffnen neue Horizonte bei der Entdeckung potenzieller Zielmoleküle für Arzneimittel

Ungarische Forscher haben eine neue, lichtempfindliche Markierungsmethode entwickelt, mit der sich die gezielte Bindung von Arzneimittelmolekülen an krankheitsverursachende Proteine feststellen lässt. Ihre Ergebnisse haben auch die Aufmerksamkeit von Enamine auf sich gezogen, die weltweit die größte renommierte Sammlung chemischer Verbindungen entwickelt hat und zu einem globalen Anbieter von Screening-Substanzen geworden ist.

So wie früher Lichter Schiffe in unbekannte Häfen geleitet haben, nutzen ungarische Forscher jetzt spezielle lichtempfindliche Moleküle, um neue Ziele für künftige Arzneimittel zu finden. Forscher des HUN-REN Forschungszentrums für Naturwissenschaften (HUN-REN TTK) haben jetzt eine neue Technologie gefunden, um Moleküle und Proteine sicher zu verbinden.

Medikamentenmoleküle können nur dann wirksam sein, wenn sie die Funktion des Proteins, das die Krankheit verursacht, verändern können. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, das Molekül des Arzneimittelkandidaten an eines dieser „fehlerhaften“ Proteine zu binden und so seine Fehlfunktion zu beeinflussen. In einer Zelle gibt es jedoch Zehntausende von Proteinen, an deren Oberfläche die Moleküle einen geeigneten Platz zum Binden suchen – hierbei wollen die Forscher helfen.

Um Zielmoleküle von Arzneimitteln zu identifizieren, wurden bisher Lichtsensoren verwendet, die, sobald sie angebracht sind, das Molekül mithilfe von UV-Licht an einen Hohlraum im Protein binden – so als würde man ein Boot mit Seilen am Ufer festbinden. Diese Verankerung schafft eine neue chemische Bindung und verändert die Masse des Zielproteins. Dies kann dann mit einem geeigneten Instrument – einem Massenspektrometer – nachgewiesen werden.

Forscher der Forschungsgruppe Medizinische Chemie der HUN-REN TTK unter der Leitung von Péter Ábrányi-Balogh und György Miklós Keserű haben diese Technologie nun mit der Entdeckung eines neuen Lichtsensors weiterentwickelt. Dieser lässt sich im Gegensatz zu bisherigen Lösungen einfach und kostengünstig auch in einem letzten Schritt auf ein bereits vorbereitetes Wirkstoffmolekül aufbringen. Das Molekül bindet nur an die Proteine in der Zelle, an die es sich anlagern kann, und markiert durch das Licht die Stelle, an der es sich angelagert hat.

Die neue Technologie macht nicht nur die Markierung effizienter und erleichtert die Messung von Veränderungen in der Masse des Zielproteins, sondern das von den Forschern verwendete nahsichtige UV-Licht ist auch weniger schädlich für das Zielprotein und weniger schädlich für DNA und RNA.

Die Forscher veröffentlichten die Entdeckung in der führenden chemischen Fachzeitschrift Angewandte Chemie und zeigten, dass der neue Lichtschalter als Reaktion auf Licht an eine Vielzahl von Aminosäuren binden kann, so dass sich Moleküle von Arzneimittelkandidaten an eine Vielzahl von Proteinen „anlagern“ können, d. h. eine Reihe potenzieller Ziele identifizieren.

Die breite Anwendbarkeit und Effizienz der Methode eröffnet neue Horizonte bei der Entdeckung potenzieller Zielmoleküle für Arzneimittel und damit für die Behandlung von Krankheiten. Sie wurde bereits erfolgreich eingesetzt, um die Bindungsstellen von Proteinen zu kartieren, die unter anderem an kognitiven Störungen, an Depressionen und anderen neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen und an der Entwicklung hämatopoetischer Tumoren beteiligt sind. In der Tat war die Markierung bei Proteinproben aus Zellen erfolgreich.

Erste Anwendungen haben gezeigt, dass die neue Technologie zur Untersuchung des Wirkmechanismus von Arzneimitteln und zur Ermittlung neuer potenzieller Zielstrukturen für Arzneimittel eingesetzt werden kann.

Letzteres wird den Weg für die Entwicklung neuer, wirksamerer und sichererer Medikamente ebnen, so der Akademiker György Miklós Keserű, Leiter der Forschungsgruppe Medizinische Chemie am HUN-REN TTK.

Das Ergebnis hat auch die Aufmerksamkeit von Enamine, dem weltweit größten Anbieter von Screening-Substanzen, auf sich gezogen, die derzeit mit den ungarischen Forschern zusammenarbeitet, um die neue Technologie einer breiteren Forschungsgemeinschaft zugänglich zu machen.

Der nächste Schritt in der Entwicklung ist die Ausweitung auf die Markierung beliebiger Biomoleküle und die Anwendung zur Untersuchung des Wirkmechanismus von Medikamenten und zur Identifizierung neuer potenzieller Targets für Medikamente, erklärten die Forscher.

via hun-ren.hu, Beitragsbild: pixabay