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Sensoren für die Arzneimittelforschung: Der schnelle Weg zu neuen Medikamenten

Forscher der Universität Würzburg haben ein Snesordesign entwickelt, mit dem sich die Aktivierung von Rezeptoren in kürzester Zeit messen lässt. Das könnte die Entwicklung neuer Arzneistoffe beschleunigen und auch das Verständnis unterschiedlicher Wirksamkeiten von Arzneistoffen verbessern.

Medikamente (Symbolbild) Bildquelle: © Pixabay

Medikamente (Symbolbild)

Hormone und andere Botenstoffe des Körpers aber auch Medikamente entfalten ihre Wirkung an Rezeptoren. Die Wirkstoffe binden an die Rezeptoren und können deren dreidimensionale Anordnung verändern und so nachgeschaltete Signalwege regulieren. Ein Spezialfall sind die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR). An ihnen greifen bereits etwa 30 Prozent aller weltweit zugelassenen Arzneistoffe an. »Dennoch wird ihr Potenzial noch nicht voll ausgeschöpft«, sagt Hannes Schihada vom Lehrstuhl für Pharmakologie an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). Es war bislang nicht möglich, die Wirkung von Millionen potenzieller Medikamente auf die GPCR-Anordnung innerhalb kürzester Zeit zu testen. »Dadurch wurde die Entdeckung neuartiger Arzneistoffe und die Erforschung noch unbekannter GPCRs ausgebremst«, sagt Dr. Isabella Maiellaro, die das Projekt zusammen mit Professor Martin Lohse betreut.

Nun hat das JMU-Team eine Methode entwickelt, mit der sich sowohl die Aktivität als auch die Wirkstärke von GPCR-Liganden in lebenden Zellen im Hochdurchsatzverfahren ermitteln lässt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift Nature Communications Biology.

Was die neue Methode leistet

Die Methode heißt BRET (Bioluminescence-Resonance-Energy-Transfer-basiertes Sensordesign). »Sie lässt sich nicht nur auf GPCRs, sondern auf alle möglichen Biomoleküle anwenden«, sagt Schihada. Das universelle Sensordesign erlaube demnach die Erforschung von Rezeptorkonformationsänderungen in lebenden Zellen im Hochdurchsatz-Verfahren. Dadurch könnten eine Vielzahl von Testverbindungen nun deutlich schneller auf deren pharmakologische Wirkung am Rezeptor und unabhängig von nachgeschalteten Signalwegen charakterisiert werden.

Außerdem können die Sensoren zu einem besseren Verständnis der sogenannten orphan GPCRs beitragen. Das sind GPCRs, deren Funktion und Liganden noch weitgehend unbekannt sind. »Damit können wir den Grundstein für die Behandlung schwerwiegender und bisher schlecht-behandelbarer Erkrankungen wie Alzheimer oder Multipler Sklerose legen«, sagt der Forscher. (me)

 

Mit neuartigen Sensoren lässt sich die Aktivierung oder Inaktivierung von GPCRs mit Hochdurchsatzverfahren messen. Bildquelle: © Hannes Schihada

Mit neuartigen Sensoren lässt sich die Aktivierung oder Inaktivierung von GPCRs mit Hochdurchsatzverfahren messen.