Schneller am Ziel, länger im Blut: Chemiker wollen die Wirkungsweise von Medikamenten verbessern

Über einen innovativen Forschungsansatz dazu berichten sie jetzt in der Online-Ausgabe der international renommierten Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“. „Damit könnten in naher Zukunft die Schwächen einiger vielversprechender Wirkstoffe überwunden werden, die aufgrund des schnellen Abbaus beziehungsweise der kurzen Verweildauer im Blutkreislauf aufgegeben wurden“, erläutert Prof. Dr. Ralf Hoffmann, Professor am Institut für Bioanalytische Chemie der Fakultät für Chemie und Mineralogie der Universität Leipzig.

Seine am BBZ angesiedelte Arbeitsgruppe untersucht, wie sich in bestimmten Wirkstoffen enthaltene Peptide – organische Verbindungen, die als kleine Proteine betrachtet werden können – pharmakologisch stabilisieren lassen. Wie der Wissenschaftler erklärt, werden die Peptide dabei temporär durch ein bereits in vielen Medikamenten und Kosmetika verwendetes synthetisches Hilfsmittel geschützt.

„Das soll die Verweildauer des Wirkstoffs im Blutkreislauf deutlich verlängern und zugleich seine Ausscheidung über die Nieren reduzieren“, sagt Hoffmann. „Der Vorteil dieser universell auf Peptid- und Proteinwirkstoffe anwendbaren Strategie ergibt sich aus der gezielten Freisetzung des Wirkstoffs.“ Die pharmakologischen Anforderungen jedes Medikaments könnten so zielgerichtet angepasst werden. Die erhofften Vorteile dieses wissenschaftlichen Vorgehens konnten in vitro (experimentell im Glas) bereits in zwei Masterarbeiten belegt werden. Die in den letzten zwei Jahren von den Chemikerinnen Friedericke I. Nollmann und Tina Goldbach erhaltenen und nun publizierten Daten sind zudem Grundlage eines von der Universität Leipzig beantragten internationalen Patents.

Die in Arzneimitteln enthaltenen Wirkstoffe basieren meist auf Naturstoffen (biogene Arzneistoffe) und davon abgeleiteten synthetischen Stoffen ähnlicher Struktur, die gemäß den Anforderungen einer wirksamen und nebenwirkungsarmen Therapie optimiert wurden. Dazu gehören beispielsweise Antibiotika (wie Penicillin) und Schmerzmittel (wie Morphin), die ursprünglich aus Pilzen und Pflanzen (wie Schlafmohn) isoliert wurden.

Die chemische und pharmazeutische Forschung konzentrierte sich lange Zeit auf kleine organische Moleküle. Ihre Wirkstoffe zeigten oft eine günstige Verteilung und relativ lange Verweildauer im Körper der Patienten. Andererseits wurden auch sehr früh Proteine zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt. Bekanntestes Beispiel hierfür ist Insulin, das erstmals im Jahr 1921 zur Behandlung von Diabetes eingesetzt wurde. Das in den folgenden Jahrzehnten aus Tieren isolierte Insulin wurde ab den 80er Jahren zunehmend durch biotechnologisch hergestelltes humanes Insulin ersetzt.

Proteine und Peptide können in der Regel nicht oral verabreicht werden, sondern müssen subkutan (in das Gewebe unter der Haut) oder intravenös injiziert werden. Zudem werden ihre Wirkstoffe bislang meist sehr schnell durch im Blut enthaltene Enzyme abgebaut oder direkt über die Nieren ausgeschieden.
Friederike Inga Nollmann, Tina Goldbach, Nicole Berthold, Prof. Ralf Hoffmann: Kontrollierte systemische Freisetzung therapeutischer Peptide aus PEGylierten Prodrugs durch Serumproteasen

(DOI: 10.1002/ange.201301555)

Links zur Publikation
Deutsche Fassung:
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201301533
Internationale Ausgabe:
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201301533
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Ralf Hoffmann
Institut für Bioanalytische Chemie / Biotechnologisch-Biomedizinisches Zentrum
Telefon: +49 341 97-31331
E-Mail: ralf.hoffmann@bbz.uni-leipzig.de