Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tuberkulose: Wirkstoffe im MycPermCheck

09.01.2013
Weltweit sterben jedes Jahr rund zwei Millionen Menschen an der Tuberkulose.

Neue Medikamente sind dringend nötig, und die Suche danach dürfte künftig einfacher werden – dank des neuen Modells MycPermCheck, das an der Uni Würzburg entwickelt wurde.


Mycobacterium-tuberculosis-Bakterien in einer gefärbten elektronenmikroskopischen Aufnahme.
Quelle: Public Health Image Library / Janice Haney Carr

Ausgelöst wird die Tuberkulose von einem Erreger mit dem Namen Mycobacterium tuberculosis. Er unterscheidet sich von vielen anderen Bakterien dadurch, dass er eine besonders dicke Zellwand besitzt. Sie ist kaum durchlässig für Fremdstoffe und macht den Krankheitserreger dadurch auch relativ unempfindlich gegen Medikamente.

„An der dicken Zellwand der Mykobakterien scheitern viele Wirkstoffe, die eigentlich hoch effektiv sein könnten“, erklärt Professor Christoph Sotriffer vom Institut für Pharmazie der Universität Würzburg. Wegen dieser Barriere erreichen die Arzneistoffe ihr Ziel – das Innere der Bakterien – entweder gar nicht oder nur in so geringer Konzentration, dass sie nicht mehr wirken.

Was Wirkstoffe durch die Zellwand bringt

Welche Voraussetzungen muss ein Wirkstoff erfüllen, damit er gut durch die Zellwand des Tuberkulose-Erregers hindurchkommt? Diese Frage konnte die Wissenschaft bislang nicht beantworten. Nun liefern Pharmazeuten und Bioinformatiker der Universität Würzburg erstmals einige Antworten. Ihre Ergebnisse sind im Fachblatt „Bioinformatics“ veröffentlicht.

Christoph Sotriffers Mitarbeiter Benjamin Merget und David Zilian haben 3815 Substanzen, die gegen Mykobakterien wirksam sind, mit zahlreichen nicht-wirksamen oder zufällig ausgewählten Substanzen verglichen. Durch ihre Analysen identifizierten sie einige physikalisch-chemische Eigenschaften, mit denen sich gut prognostizieren lässt, ob ein Molekül die Zellwand des Krankheitserregers durchdringen kann oder nicht. Das sind zum Beispiel Eigenschaften wie die Größe der wasserabweisenden Oberfläche oder die Anzahl der Stellen, an denen Wasserstoffbrücken entstehen können.

Wie sich die Wirksamkeit abschätzen lässt

Aus ihren Erkenntnissen haben die Wissenschaftler das statistische Modell „MycPermCheck“ entwickelt: Mit ihm lässt sich abschätzen, mit welcher Wahrscheinlichkeit organische Moleküle bis zu einer relativen Molekülmasse von etwa 500 die Zellwand von Mykobakterien überwinden und ihre Wirkung im Bakterium entfalten können. Das Modell lässt sich als kostenloser Webservice auf der Homepage der Arbeitsgruppe Sotriffer frei nutzen.

„Mit MycPermCheck ist es erstmals möglich, die Suche nach Wirkstoffen gegen Mykobakterien auf genau die chemischen Verbindungen zu fokussieren, die mit hoher Wahrscheinlichkeit in das Bakterium eindringen können“, sagt der Professor. Damit ließen sich virtuelle und experimentelle Screenings effizienter und zielgerichteter durchführen. Mit dem Modell kann man auch prüfen, ob neu entworfene Substanzen die gewünschten Eigenschaften besitzen. „Ist das nicht der Fall, kann versucht werden, dies durch ein gezieltes molekulares Design zu erreichen“, so Sotriffer.

Warum Screenings effektiver werden

MycPermCheck ist kein Verfahren, mit dem sich die Durchlässigkeit der bakteriellen Zellwand exakt berechnen lässt – auf diese Feststellung legen die Entwickler großen Wert. Darüber sollten sich alle Anwender im Klaren sein. Das Modell erhöht nur die Wahrscheinlichkeit, aus einer großen Menge chemischer Verbindungen genau diejenigen auszuwählen, deren Eigenschaften die Überwindung der mykobakteriellen Zellwand ermöglicht.

Professor Sotriffer: „Bei typischerweise mehreren Hunderttausend bis einigen Millionen Verbindungen, die einem Screening unterzogen werden, wäre bereits viel gewonnen, wenn man die Suche nach neuen Wirkstoffen zum Beispiel auf die besten zehn Prozent derjenigen Moleküle reduzieren kann, die mit hoher Wahrscheinlichkeit gut in das Bakterium eindringen können. Der steinige Weg zu neuen Wirkstoffen gegen Tuberkulose wäre dadurch schon etwas geebnet.“

MycPermCheck im Internet: http://www.mycpermcheck.aksotriffer.pharmazie.uni-wuerzburg.de

Erarbeitet wurden die neuen Erkenntnisse im Sonderforschungsbereich 630 (Erkennung, Gewinnung und funktionale Analyse von Wirkstoffen gegen Infektionskrankheiten) der Universität Würzburg. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die Arbeiten finanziell.

Fakten zur Tuberkulose

Die Tuberkulose, auch Schwindsucht genannt, ist die weltweit häufigste bakterielle Infektionskrankheit. Mehr als acht Millionen Menschen erkranken jedes Jahr daran, die meisten in Afrika südlich der Sahara, in Asien und in Osteuropa. In Deutschland wurden laut Robert-Koch-Institut in den vergangenen Jahren zwischen 4000 und 5000 Neuerkrankungen jährlich registriert.

Die Erreger befallen hauptsächlich die Lunge. Als Folgen stellen sich ständiger Husten mit Auswurf, Gewichtsabnahme und starkes Schwitzen in der Nacht ein. Bei schweren Verläufen ist der Hustenauswurf blutig, dazu kommen Untergewicht und starke Blutarmut. Ohne Behandlung endet die Krankheit häufig tödlich.

Arzneistoffe, mit denen die Tuberkulose therapiert werden kann, gibt es schon seit der Mitte des 20. Jahrhunderts. Aber die Behandlung ist aufwändig: Sie dauert mehrere Monate und erfordert eine Kombination von mindestens vier Substanzen. Zudem sind viele Stämme des Erregers gegen die Wirkstoffe resistent geworden. Gute Alternativen sind rar, da über Jahrzehnte keine neuen Arzneistoffe dazugekommen sind.

„MycPermCheck: the Mycobacterium tuberculosis permeability prediction tool for small molecules”, Benjamin Merget, David Zilian, Tobias Müller, and Christoph A. Sotriffer, Bioinformatics 2013, 29 (1): 62-68; DOI: 10.1093/bioinformatics/bts641

Kontakt

Prof. Dr. Christoph Sotriffer, Institut für Pharmazie und Lebensmittelchemie, Universität Würzburg, T (0931) 31-85443, sotriffer@uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de
http://www.mycpermcheck.aksotriffer.pharmazie.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungsnachrichten