Was Proteomik für die Arzneien von morgen leistet

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Wissen, wie Medikamente wirken, damit sie dies möglichst zielgenau und mit wenig Nebenwirkungen tun. Das ist ein Anspruch in der Arzneimittelforschung. Aufschlussreiche chemische Einblicke liefert hier eine aktuelle Forschungsarbeit zur Proteomik – der Big-Data-Wissenschaft der Proteine.

Big Data gewinnt in der Medizin zunehmend an Bedeutung – auch in der Grundlagenforschung. Auf diese Weise bieten sich ganz neue Voraussetzungen, um die Medikamente der Zukunft zu entwickeln. Krebsbehandlung ist hier ein zentrales Forschungsfeld. Hier kommt den Histon-Deacetylase (HDAC)-Inhibitoren eine wichtige Rolle zu. Sie gehören zu einer Klasse von Medikamenten, die in der Onkologie eingesetzt werden.
Ihr Ziel ist es, Krebszellen abzutöten und so deren Ausbreitung im Körper zu verhindern.

Wie zielgenau funktionieren die Hemmer? Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Technischen Universität München, der Cornell University in Ithaca (USA), des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) in Heidelberg und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, hat die Effekte einiger HDAC-Medikamente genauer untersucht. Das Forschungsteam wollte wissen, ob diese Medikamente auch andere Proteine als die HDACs, die sie hemmen sollen, angreifen.

Proteomik untersucht tausende Proteine gleichzeitig
„Um das herauszufinden, haben wir zunächst neue chemische Werkzeuge – die so genannten Affinitätsmatrizen – entwickelt, die es uns erlauben, HDACs systematisch zu profilieren", erklärt Dr. Guillaume Médard, Gruppenleiter für chemische Proteomik am Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik unter Leitung von Prof. Bernhard Küster.

Proteomik basiert auf Massenspektrometrie und ist die Big-Data-Wissenschaft der Proteine. Sie erlaubt es, die Häufigkeit von tausenden von Proteinen in einer Probe auf einmal zu erfassen. Daher eignet sie sich besonders gut, um herauszufinden, welche Proteine mit Medikamenten zusammenwirken, welche also von bestimmten Molekülen angegriffen werden.
Die Untersuchungen der in „Nature Chemical Biology" veröffentlichten Studie (bitte verlinken: https://www.nature.com/articles/s41589-022-01015-5) zeigten: Die meisten der 53 Medikamente trafen ihr anvisiertes HDAC-Ziel, aber nicht alle. Andere, die in hunderten von wissenschaftlichen Studien eingesetzt werden, waren nicht so selektiv wie angenommen. Viele hätten zusätzliche Ziele, die bisher noch nicht bekannt waren. Letztlich identifizierte das Forschungsteam einige Moleküle mit besonders guter Selektivität – für die Beteiligten die HDAC-Hemmstoffe der Wahl für zukünftige wissenschaftliche Studien.

Warum die Erkenntnisse für die Arzneien von morgen wichtig sind
Diese Studie stellt eine wichtige Grundlage für alle dar, die HDAC-Inhibitoren zur Erforschung ihrer Biologie oder für therapeutische Zwecke einsetzen wollen. Sie hilft bei der Auswahl des richtigen chemischen Werkzeugs. Gleichzeitig bildet sie einen wertvollen Datensatz für medizinische Chemiker, um zu verstehen, wie chemische Strukturen im Hinblick auf die Wirksamkeit und Selektivität von Molekülen zusammenhängen, um die Arzneimittel von morgen herzustellen.


Foto: Dr. Guillaume Médard vom TUM-Lehrstuhl für Proteomik und Bioanalytik und seine Forschungsgruppe im Labor. Credit: U. Benz / TUM; PM 07-12-2022-Proteomik

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