Neue Technik der Wirkstoffprüfung - Universell einsetzbar in Pharma- und Bioforschung

04.11.2003

Für die Wirkung potenzieller Medikamente ist eine effiziente Bindung an ihren Zielort im Organismus, beispielsweise ein Enzym oder ein Membranprotein, von zentraler Bedeutung. In der Arzneimittelforschung und in vielen anderen Bereichen der Biowissenschaften wird eben diese Eigenschaft, die Affinität einer Verbindung zu ihrem Target, häufig mittels so genannter kompetitiver Bindungsstudien untersucht. Dabei werden das anvisierte Zielmolekül und ein so genannter Marker, der möglichst selektiv und mit hoher Affinität daran bindet, sowie die zu untersuchende Substanz zusammengegeben. Der potenzielle Wirkstoff konkurriert mit dem Marker um die Bindungsstelle und je mehr er diesen davon verdrängt, desto höher ist seine eigene Affinität. Bisher konnten nur fluoreszierende oder radioaktive Marker mit ausreichender Empfindlichkeit quantitativ nachgewiesen werden. Prof. Dr. Klaus T. Wanner und Dr. Georg Höfner vom Department Pharmazie des Zentrums für Pharmaforschung der LMU München berichten nun über ein einfach und universell anwendbares Verfahren, das den Einsatz "unveränderter" Marker erlaubt, in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie (Bd. 115 (42), S. 5393 - 5395, 2003), die diesem Thema auch ihre Titelseite widmete. Entscheidende Neuerung ist der Einsatz der Massenspektrometrie als Technik für die Quantifizierung.

Marker für Radio- und Fluoreszenz-Bindungsstudien müssen ein radioaktives Isotop oder eine floureszierende Gruppe enthalten. Dies bedeutet zusätzlichen Syntheseaufwand, besondere Sicherheitsvorkehrungen, Entsorgungsprobleme sowie eine mögliche Beeinträchtigung der Marker-Eigenschaften durch die floureszierende Gruppe.

Diese Nachteile lassen sich mit dem von Wanner und Höfner entwickelten Verfahren umgehen. Ihr Verfahren folgt zunächst dem Prinzip klassischer kompetitiver Bindungsstudien. Im Unterschied zu diesen wird jedoch die Massenspektrometrie als Technik für die Quantifizierung der Marker genutzt. Dies bringt einen entscheidenden Vorteil. Jetzt müssen Marker nicht mehr verändert, sondern können in ihrer "nativen", also unveränderten Form eingesetzt werden. Das Vordringen der modernen Massenspektrometrie in einen Empfindlichkeitsbereich, der für solche Bindungsstudien ausreicht, hat diese Vorgehensweise inzwischen möglich gemacht.

Erste Versuchsreihen an Dopaminrezeptoren, bei denen im Unterschied zu klassischen Untersuchungen nicht der gebundene, sondern der Anteil an frei vorliegendem, also verdrängtem Marker quantifiziert wurde, wurden durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass das neue Verfahren eine realistische und attraktive Alternative zu konventionellen Methoden ist, und auch die erhaltenen Affinitätsdaten gut mit denen klassischer Methoden korrelieren.

Mit dem neuen Verfahren sind noch weitergehende Anwendungen denkbar. So könnte man in einem Kompetitionsexperiment eine ganze Reihe von Substanzen gleichzeitig einsetzen und so prüfen, ob sich unter ihnen eine aktive Verbindung befindet, um diese dann nach Ablösung vom Rezeptor massenspektrometrisch zu identifizieren.

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