30.07.2025
Neue chemische Methode macht Proteine zu multifunktionalen Therapeutika
Forschende des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Mainz haben gemeinsam mit Teams der Universitäten Ulm und Lissabon eine neuartige chemische Methode entwickelt, mit der Proteine gezielt, vielseitig schnell verändert und an medizinische Anwendungen angepasst werden können.
Beispiel ein Wirkstoff für die Therapie und ein Farbstoff für die medizinische Bildgebung. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung sogenannter "Biotherapeutika", das sind Arzneimittel, die auf natürlich vorkommenden Molekülen wie Antikörpern basieren und gezielt im Körper wirken.
Wie funktioniert das?
Im Mittelpunkt der Methode steht eine neue Klasse chemischer Bausteine, sogenannte N-Alkylpyridinium-Reagenzien. Diese können sehr gezielt an eine bestimmte Stelle eines Proteins andocken. genauer gesagt an die Aminosäure Cystein, die wie ein "chemischer Griff" funktioniert.
Diese neuen Reagenzien lassen sich leicht herstellen, sind wasserlöslich und umweltfreundlich. Vor allem aber ermöglichen sie eine gleichzeitige Anbindung zweier unterschiedlicher Funktionen an ein Protein, ein großer Fortschritt gegenüber bisherigen Methoden.
"Wir sehen darin ein großes Potenzial für die Medizin, zum Beispiel für zur Herstellung verbesserter Medikamente, die gleichzeitig wirken und in der Zelle oder im Körper sichtbar gemacht werden können",erklären Prof. Tanja Weil und Dr. Seah Ling Kuan, Leiterinnen der Studie.
Anwendung am Beispiel: Einschleusen in Krebszellen
Die Methode wurde erfolgreich an einem bakteriellen Protein (dem C3-Toxin aus Clostridium botulinum) getestet. Dieses Protein gelangt normalerweise nicht in Krebszellen. Doch nachdem es mit einem krebsspezifischen Erkennungsmolekül und einem Fluoreszenzfarbstoff chemisch modifiziert wurde, konnte es nicht nur in Krebszellen eingeschleust werden, es zeigte dort auch eine biologische Wirkung und wurde gleichzeitig unter dem Mikroskop sichtbar gemacht.
"Die Kombination zweier Funktionen, zum Beispiel von bildgebenden, diagnostischen oder therapeutischen Gruppen, in einem einzigen Molekül ist ein vielversprechender Ansatz für die sogenannte Präzisionsmedizin",sagen die Erstautorinnen Dr. Maria Jose Silva und Dr. Lujuan Xu.
Quelle: Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P)