Aus zwei mach eins: Große Moleküle als Wirkstoff nutzen

Chemiker der Universität Leipzig haben eine neue Methode zur Herstellung großer biologisch-aktiver Substanzen in lebenden Zellen entwickelt, um sie als Wirkstoff therpeutisch zu nutzen, obwohl sie zu groß sind, um in die Zelle zu kommen.

Dabei werden menschliche Zellen nicht mehr direkt mit dem eigentlichen Wirkstoff behandelt, sondern mit zwei “Hälften” des Wirkstoffs, die sich erst in lebenden Zellen zu der gewünschten biologisch-aktiven Substanz verbinden. Dadurch lassen sich Wirkstoffe therapeutisch nutzen, die zu groß sind, um durch Zellwände zu schlüpfen.

Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichte die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Thorsten Berg vom Institut für Organische Chemie der Universität Leipzig jetzt in der international renommierten Fachzeitschrift “Chemistry – A European Journal”.

Viele chemische Substanzen mit interessanter biologischer Aktivität können nicht für die Therapie menschlicher Krankheiten genutzt werden, weil sie zu groß sind, um in menschliche Zellen einzudringen. “Kleine Moleküle haben es da meist leichter als große Moleküle”, erklärt Prof. Berg. “Allerdings haben die großen Moleküle oft bessere Wirkung als kleine Moleküle.” Um diesen scheinbar unlösbaren Konflikt zu überwinden, haben die Wissenschaftler eine chemische Methode entwickelt, mit der zwei kleine, reaktive Bausteine ganz gezielt in lebenden Zellen zu einer großen und chemisch-einheitlichen Substanz reagieren können. Die Chemie wurde dabei so gewählt, dass die beiden Reaktionspartner nicht mit den Bestandteilen der menschlichen Zellen, sondern nur mit dem jeweils anderen Reaktionspartner reagieren können.

In ersten Experimenten konnte die Arbeitsgruppe um Prof. Berg nachweisen, dass dieser Ansatz tatsächlich funktioniert. “Wir konnten zeigen, dass menschliche Zellen mehr Wirkstoff enthalten, wenn sie nicht mit dem vorab synthetisierten Wirkstoff, sondern stattdessen mit zwei reaktiven “Hälften” des Wirkstoffes behandelt werden. Die kleinen Molekülhälften können besser in Zellen eindringen als die vorab hergestellte, große Substanz, und reagieren nach Eindringen in der Zelle miteinander zum großen Wirkstoff,” erläutert Berg, und ergänzt: “In der Zukunft könnten Medikamente möglicherweise aus mehreren reaktiven Bestandteilen bestehen, welche sich erst im menschlichen Körper zu dem eigentlichen Wirkstoff verbinden. Dadurch könnten sich neue Möglichkeiten für die Verwendung großer Wirkstoffmoleküle bei der Behandlung menschlicher Krankheiten ergeben.”