Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reihenuntersuchung für Moleküle

10.09.2003


Das Berliner Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie will tausende Substanzen pro Tag auf ihre biologische Wirkung testen


Mit solchen Mehrkanalpipetten können sehr viele Tests in kurzer Zeit vorgenommen werden.


Ein kleines Molekül dockt an eine Proteinoberfläche an. Die Computersimulation zeigt das Protein beta-Catenin



Noch ist von der "Screening Unit" nicht viel zu sehen: Ein nüchtern eingerichteter Laborraum mit großen Kühlschränken und allerlei Gerätschaften, die in der Molekularbiologie benötigt werden, etwa Zentrifugen, Pipetten und ein "Thermomixer". Diese Utensilien sind jedoch nur Nebensache, denn das eigentliche Herzstück des Projekts am Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie in Berlin-Buch ist eine Bibliothek mit Substanzen. Und diese soll von zurzeit 20.000 Molekülen auf ein mehrfaches dieser Zahl erweitert werden. Dr. Jens Peter von Kries, Forscher am FMP, erläutert den Hintergrund.

... mehr zu:
»FMP »Molekül »Protein »Screening »Unit


"Das, was wir machen wollen, ist in der deutschen Forschungsszene ein Novum", sagt der hochgewachsene Wissenschaftler, "wir wollen mit Hilfe von Robotern Tausende von Substanzen reihenweise auf ihre biologische Wirkung hin testen". 2000 bis 4000 Substanzen können bereits an einem Tag getestet werden. Von "Reihenuntersuchung" (englisch: screening) leitet sich auch der Begriff "Screening Unit" ab. In der Pharmaindustrie ist das schon längst üblich. Als Konkurrenz zur Industrie wollen sich die beteiligten Forscher vom FMP und vom benachbarten Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) aber nicht sehen. Im Gegenteil: "Wir suchen die Zusammenarbeit mit der Industrie und Biotechnologie", betont Prof. Hartmut Oschkinat. Er leitet am FMP die NMR-unterstützte Strukturforschung. Seine Abteilung untersucht die räumliche Struktur von Proteinen mithilfe der Kernspinresonanzspektroskopie (auch NMR-Spektroskopie genannt).

Die jeweiligen Fragestellungen beim Screening unterscheiden sich in Industrie und akademischer Forschung zum Teil erheblich voneinander. "Wir fahnden nach Wirkstoffen, die das Verständnis komplexer, biologischer Regulationsvorgänge ermöglichen", sagt von Kries. Da diese kleinen Moleküle sehr spezifisch als molekulare Schalter einsetzbar sind, werden solche Substanzen selbst dann für die akademische Forschung interessant, wenn sie "nur" molekulare Mechanismen klären und nicht zu Medikamenten weiterentwickelt werden können. Wenn von Kries seinen größten Wunsch äußert, dann versteht man auch, wieso die Kooperation mit Unternehmen gesucht wird. Die Betreiber der Screening Unit erhoffen sich nämlich von der Industrie die Erweiterung der Substanzbibliotheken, die für die erfolgreiche Arbeit im Labor benötigt wird. Oftmals verfügen forschende Arzneimittelhersteller über Bibliotheken mit Millionen von Substanzen.

Wieso aber sollte ein Pharmaunternehmen einen solch wertvollen Schatz hergeben oder teilen? "Auf dem Campus in Berlin-Buch könnten wir Projekte bearbeiten, die für Pharmafirmen wirtschaftlich zu wenig kalkulierbar sind", sagt von Kries. Unternehmen schreckten vor so genannten High-Risk-Projekten zurück. Das sind etwa Testreihen mit Substanzen, von denen man überhaupt nicht weiß, ob sie je in ein Arzneimittel umgesetzt werden können, die aber zugleich - im Falle eines Erfolgs - enorm vielversprechend sind.

Beispiel Alzheimer: Es gibt Erkenntnisse, wonach bestimmte Eiweißstoffe die Ursache dafür sind, dass im Gehirn schädliche Ablagerungen ("amyloide Plaques") gebildet werden. Und es gibt Hinweise auf Moleküle, die eben jene Eiweißstoffe daran hindern, die Plaques zu bilden.

Beispiel Immunsuppressiva: Solche Medikamente müssen Patienten nehmen, denen ein fremdes Organ eingepflanzt wurde. Die Wirkstoffe verhindern, dass der Körper das Spenderorgan abstößt. Doch die Unterdrückung des Abwehrsystems, also die Immunsuppression, hat unerwünschte Nebenwirkungen. Mithilfe von maßgeschneiderten Proteinen könnte es gelingen, die T-Zellen zu blockieren und überschießende Immunreaktionen zu verhindern.

Der Direktor des Forschungsinstituts für Molekulare Pharmakologie, Prof. Walter Rosenthal, betont: "Die Screening Unit wird Projekte bearbeiten, bei denen die Kompetenz auf dem Campus klar ausgeprägt ist." Das heißt, man will sich um Proteine und ihre Funktionen kümmern; darum, wie Zellen untereinander Informationen austauschen. Zur Kompetenz gehört auch, dass auf dem Campus eine große Zahl von Forschern interdisziplinär zusammenarbeitet. Chemiker, Biologen, Pharmakologen und auch Physiker bündeln ihre Fähigkeiten.

Jens Peter von Kries hat selber bereits in einem Wirtschaftsunternehmen "gescreent". Daher fällt es ihm leicht, an einem fiktiven Beispiel zu schildern, wie der Prozess vonstatten geht. Firma A kommt beispielsweise und bietet eine Substanzbibliothek an. Dadurch erhalten die Forscher Zugriff auf die Formeln und auf die tatsächlichen Substanzen in der Bibliothek. Im Gegenzug will Firma A wissen, ob darunter ein Stoff ist, der etwa bestimmte Botenstoffe blockiert und damit Alzheimer-Plaques verhindert. Per Kurierpost kommen nun haufenweise Mikrotiterplatten an das FMP. Das sind rechteckige Plastikbehälter, etwas kleiner als eine Videokassette, die Vertiefungen aufweisen; sie sehen aus wie Miniatur-Eierkartons. In den Vertiefungen befinden sich die Substanzen aus der Bibliothek, abgezählt und genau definiert.

An der Screening Unit würden nun weitere Mikrotiterplatten vorbereitet, in denen sich überall das zu untersuchende Protein befindet. Dieses Eiweißmolekül würde so präpariert, dass Reaktionen sichtbar werden - zum Beispiel durch eine Farbänderung. Mittels spezieller Pipetten ist es nun möglich, winzigste, genau bemessene Tröpfchen aus der Substanzbibliothek in die Vertiefungen mit dem Zielprotein zu träufeln. In den meisten Fällen passiert dann - nichts. Aber irgendwo in einer der Vertiefungen ändert sich vielleicht die Farbe. Und das ist dann der Stoff, der auf das Zielprotein wirkt. Diese Substanz, deren Formel bekannt ist, kann dann von spezialisierten Synthesechemikern verändert werden, um ihre Wirkung zu verstärken. Im Fachjargon heißt das "Drug Modeling" und "Leitstrukturoptimierung". Die Kunst ist es hierbei, nicht blindlings Substanzen zu testen, sondern - ausgerüstet mit dem nötigen Grundlagenwissen - gezielt den molekularen Hebel anzusetzen.

Bleibt die Frage, ob Pharmaunternehmenbereit wären, sich zumindest von einem Teil ihrer kostbaren Bibliotheken zu trennen. Jens Peter von Kries: "Ohne die Hilfe und ohne ein Umdenken der Pharmaindustrie geht es nicht." Er ist jedoch zuversichtlich, denn er hat ein Beispiel aus den USA vor Augen. Dort, in Harvard, gibt es eine Screening Unit, die bereits die Arbeit aufgenommen hat. Auch auf der Basis von geschenkten Bibliotheken. Das FMP arbeitet mit den Kollegen aus Harvard zusammen. Die Voraussetzungen sind also gegeben, um vom Campus Berlin-Buch aus ein Netzwerk aufzubauen zwischen Chemikern, Biologen und Drug-Modeling-Experten. Der Service der Screening Unit würde dabei nicht nur der Industrie angeboten, sondern auch anderen Forschungsinstituten oder Hochschulen. Das ist sowohl aus wissenschaftlicher Sicht als auch aus wirtschaftlicher Sicht viel versprechend, denn aus biologisch wirksamen Substanzen können Medikamente entwickelt werden und damit (mit Screening und vor allem mit Treffern) lässt sich Geld verdienen. Wichtig dabei ist, dass man schnell ist. Geht es nach von Kries, dann könnte er sofort loslegen.

Ansprechpartner: Dr. Jens Peter von Kries, 030 / 9 47 93-286 / -356; Mail: kries@fmp-berlin.de

Das FMP betreibt Grundlagenforschung auf dem Gebiet der molekularen Pharmakologie. Die einzige außeruniversitäre pharmakologische Einrichtung Deutschlands beschäftigt sich vor allem mit der Identifizierung und Nutzbarmachung potenzieller Zielstrukturen für Pharmaka. Ihr Ziel ist es, neue Konzepte für eine pharmakologische Beeinflussung des Organismus zu entwickeln. Die interdisziplinär angelegte Forschung basiert auf der Zusammenarbeit und räumlichen Zusammenführung von Chemikern, Medizinern, Molekulargenetikern und Strukturbiologen. Das Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie gehört zum Forschungsverbund Berlin e.V. und ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Der Forschungsverbund Berlin e.V. ist Träger von acht natur-, lebens- und umweltwissenschaftlichen Forschungsinstituten in Berlin, die alle wissenschaftlich eigenständig sind, aber im Rahmen einer einheitlichen Rechtspersönlichkeit gemeinsame Interessen wahrnehmen und eine gemeinsame Verwaltung haben.

Josef Zens | idw
Weitere Informationen:
http://www.fmp-berlin.de
http://www.fv-berlin.de

Weitere Berichte zu: FMP Molekül Protein Screening Unit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Winzige Spurenverunreinigungen, enorme Auswirkungen
23.08.2017 | Technische Universität Wien

nachricht Neuer Test für seltene Immunschwäche
23.08.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen