Mit Nanobiotechnologie potentielle Medikamente schneller testen

Nanobiotechnologie zielt darauf ab, biologische Funktionseinheiten zu verstehen sowie winzig kleine Bausteine in der Größe eines Millionstel Millimeters kontrolliert zu erzeugen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat dafür 2004 in der zweiten Runde des Förderschwerpunkts „Nanobiotechnologie“ ca. 3,1 Millionen Euro bereitgestellt. Aus 58 eingereichten Anträgen werden vier gefördert, darunter das Projekt „Hochdurchsatz Elektrophysiologie im Nanoformat“ (Helena), an dem die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Richard Wagner des Fachbereiches Biologie/Chemie der Universität Osnabrück beteiligt ist. Die Förderung für dieses Projekt beläuft sich auf rund 1,4 Millionen Euro, wobei der Anteil der Universität Osnabrück knapp eine Million Euro ausmacht. Weitere 750.000 Euro stellt die Industrie dem Forschungsvorhaben zur Verfügung.

Bei dem Verbundprojekt arbeitet die Hochschule mit der börsennotierten Biotechnologiefirma Evotec OAI AG in Hamburg und der Abteilung „NanoBiophotonik“ des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen zusammen. In Osnabrück laufen die Forschungen unter der Federführung von Dr. Karsten Gall. Ziel ist die Entwicklung neuer nanoanalytischer Technologien, die bei der effizienten Suche nach pharmakologischen Wirkstoffen eingesetzt werden können. Sie sollen durch die mögliche zeitgleiche Untersuchung verschiedener pharmakologisch relevanter Aspekte den Gesamtprozess der Wirkstofffindung deutlich verkürzen. „Darüber hinaus wird die neue Technologie die Analyse von Membrantransportprozessen maßgeblich erweitern“, so Gall.

Zum Hintergrund: In den neunziger Jahren versprach die Sequenzierung des menschlichen Genoms viele biologische Ansätze für die pharmakologische Beeinflussung von Erkrankungen zu enthüllen. Gleichzeitig sollten Fortschritte der kombinatorischen Chemie die Herstellung neuartiger pharmakologischer Substanzen ermöglichen. „Tatsächlich hatten beide Ansätze bahnbrechende Erfolge, führten aber auch zu neuen Aufgaben. So musste eine riesige Anzahl potenzieller Wirkstoffe effizient, umweltschonend und wirtschaftlich getestet werden“, erklärt Gall. Durch die Verfügbarkeit optischer Methoden, mit denen mehr als 100.000 Proben pro Tag mit hohem Informationsgehalt charakterisiert werden, konnte die Suche nach pharmazeutischen Wirkstoffen deutlich verkürzt werden. „Auf einem biomedizinisch besonders wichtigen Gebiet, der Funktion und Regulation von Membrantransportproteinen, insbesondere von pharmakologisch wichtigen Ionenkanälen, bestehen die Schwierigkeiten jedoch weiterhin“, fügt Wagner hinzu. In fast allen Fällen ist für die Zulassung potenzieller Pharmaka zur klinischen Erprobung der Ausschluss von Nebenwirkungen auf Ionenkanäle erforderlich. Hier, so hoffen die Forscher, werde mit der neuen Methodik ein wichtiger Beitrag zur Verkürzung der Suche nach pharmakologischen Wirkstoffen sowie zur Entwicklung von Einzelmolekül-Analysetechniken geleistet. Diese kämen der industriellen, aber auch der Grundlagenforschung zugute.