Forschende der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben in einer interdisziplinären chemisch-biologischen Arbeit einen vielseitigen Hemmstoff entwickelt: Das molekulare Schweizer Taschenmesser lässt sich mit Licht gezielt aktivieren, in lebenden Zellen verfolgen und um zusätzliche Funktionen erweitern. Damit eröffnet es neue Möglichkeiten für die biomedizinische Forschung – und langfristig auch für präzisere Medikamente. Die Studie ist nun im Journal of the American Chemical Society erschienen.
Ein Medikament soll möglichst nur dort wirken, wo es gebraucht wird. Prof. Dr. Henry Dube und Prof. Dr. Esther Zanin von der FAU verfolgen deshalb einen Ansatz aus der Photopharmakologie: Sie wollen die Wirkung eines Stoffes von außen mit Licht kontrollieren.
Ausgangspunkt ist der Hemmstoff MG132, der das Proteasom blockiert – die „Recyclingmaschine“ der Zelle, die nicht mehr benötigte Proteine abbaut. Die Forschenden versahen den Hemmstoff mit einer molekularen „Kappe“, die ihn zunächst inaktiv hält. Erst durch Bestrahlung mit Licht löst sie sich und MG132 kann das Proteasom blockieren.
Zusätzlich integrierte das Team eine Andockstelle für weitere molekulare Bausteine. In der Studie befestigten die Forschenden dort einen fluoreszierenden Farbstoff und konnten so verfolgen, wo sich der Hemmstoff in lebenden Zellen befindet.
„Wir können nicht nur bestimmen, wann unser Hemmstoff aktiv wird. Wir können gleichzeitig beobachten, wo er sich in der Zelle befindet und was nach der Aktivierung passiert. Damit bekommen wir ein Präzisionswerkzeug, mit dem sich biologische Prozesse zeitlich und räumlich sehr gezielt untersuchen lassen“, erklärt Zanin.
Künftig könnten weitere Bausteine ergänzt werden, die den Hemmstoff etwa gezielt in bestimmte Bereiche einer Zelle lotsen. Von einer Anwendung bei Patienten ist der Ansatz noch weit entfernt. Als Forschungswerkzeug eröffnet das molekulare Baukastensystem jedoch bereits neue Möglichkeiten, beispielsweise um komplexe Prozesse wie die Zellteilung gezielt zu untersuchen.