Mit den von Johannes und seinen Mitarbeiter:Innen entwickelten molekularen „Werkzeugen“ sollen biologische Funktionen besser visualisiert werden können. Dabei optimieren sie nicht nur die Struktur der verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe, sondern entwickeln auch Sonden wie Peptide, Antikörper und andere Moleküle, die spezifisch an das gewünschte Zielprotein binden können. Diese Sonden werden mit einer Schnittstelle (Linker + TAG) ausgestattet, die es dem Team von Johannes ermöglicht, verschiedene Strukturen an die Sonde anzuknüpfen.
Mittlerweile beschränkt sich Johannes mit seiner Gruppe nicht nur auf Fluoreszenzfarbstoffe, sondern gestaltet diese Strategie als einen vielseitigen Werkzeugkasten. Dieser soll in Zukunft nicht nur diagnostisch eingesetzt werden, sondern mit den entsprechenden molekularen Tools auch therapeutischen Nutzen bieten können.
In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über den Zusammenhang zwischen dem exzitatorischen und dem inhibitorischen System und besprechen Wirkstoffe, die epileptische Anfälle mildern oder sogar verhindern können.
GABA Biosynthese durch Decarboxylierung von Glutaminsäure; Quelle: Dapperti, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Der wichtigste Neurotransmitter für das exzitatorische System ist Glutaminsäure. Wird von einem Glutaminsäure Molekül CO2 abgespalten, so entsteht der inhibitorische Neurotransmitter GABA (gamma-Amino-Buttersäure). Für beide Neurotransmitter gibt es eine ganze Reihe von Rezeptoren, deren Effekte einander beeinflussen.
Hans-Dieter beschreibt die Entwicklung verschiedener Wirkstoffklassen und zeigt, dass schon kleine Änderungen in der Wirkstoffstruktur ausreichen, um andere Rezeptorsysteme zu adressieren.
Diesmal wenden sich Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp dem dopaminergen System zu; im speziellen besprechen sie Wirkungen von Dopamin im zentralen Nervensystem (ZNS).
Struktur von Dopamin; Quelle: NEUROtiker, Public domain, via Wikimedia Commons
Die Anregung des dopaminergen System spielt eine zentrale Rolle bei der Behandlung der Parkinsonschen Krankheit. Hans-Dieter geht auf unterschiedliche Wirkstoffklassen ein und bespricht nicht nur die strukturellen Eigenschaften dieser Klassen, sondern auch die unterschiedlichen Zielstrukturen. So werden nicht nur die jeweiligen Wirkungsprofile, sondern auch unterschiedliche Nebenwirkungen der Wirkstoffe klar.
Am 2. Juli 2022 findet in Berlin die Lange Nacht der Wissenschaften statt, an der sich auch das FMP und der Campus Berlin-Buch beteiligen. Bernd und vielleicht auch Hans-Dieter werden teilnehmen und freuen sich auf Gespräche mit Besucher:innen und vielleicht sogar mit Hörer:innen des Wirkstoffradios.
In dieser Episode besprechen Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp innerhalb der Reise von Wirkstoffen, wo diese wirken und was dabei ausgelöst wird.
Der Wirkort oder auch Zielstruktur, sind meist ein oder mehrere Moleküle im Körper, mit denen ein Wirkstoff eine Interaktion eingehen kann. Diese Interaktionen beeinflussen dann die Kaskade, an der die entsprechende Zielstruktur beteiligt ist; diese Modulation nennt man dann Wirkmechanismus.
Was untersucht die Pharmakodynamik? Quelle: Scivit, CC BY 4.0 , via Wikimedia Commons
Häufig handelt es sich bei Zielstrukturen bzw. Targets um Rezeptoren, Ionenkanäle, Transportproteine, aber auch DNS Interaktionen und Enzyme können Target eines Wirkstoffs sein. Je nach Interaktion der Wirkstoffe mit dem Zielprotein sind unterschiedliche Mechanismen bekannt. Hans-Dieter und Bernd gehen in dieser Episode auf die wichtigsten Mechanismen ein und besprechen die grundlegenden Eigenschaften an Hand einiger Beispiele.
Wirkstoff des Monats ist Teduglutid. Dr. Annette Schappach hat uns auf diesen Wirkstoff aufmerksam gemacht, da sie unter anderem diesen einige Jahre im Bereich Arzneimittelsicherheit betreut hat. Teduglutid ist ein GLP-2 Analogon und wird für die Behandlung des Kurzdarmsyndroms bei Erwachsenen eingesetzt.
Knapp ein Jahr ist es her, dass Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Dieter Höltje grundsätzlich etwas über Wirkstoff erzählt hat in der ersten Folge: WSR001 Was sind Wirkstoffe?. Bernd und André haben sich wieder mit Herrn Höltje getroffen und diesmal geht es darum, wie Moleküle miteinander interagieren und wechselwirken.
Prof. Dr. Hans-Dieter Höltje
Das Interview wurde im CCO (Charité-Crossover) Gebäude der Charité aufgezeichnet und es geht um die Sprache, die Moleküle miteinander sprechen. Gemeint sind damit die verschiedenen Kräfte, die zwischen Molekülen wirken können und wie sie die Struktur des Lebens auf atomarer Ebene gestalten. Dabei werden diese Kräfte immer wieder auf das Modell Wirkstoff und Rezeptor angewandt, um genau diese Interaktion im Körper genauer kennen zu lernen. Auch die Aktivierung eines Rezeptors durch einen Wirkstoff wird besprochen und auch wie ein Rezeptor blockiert werden kann.
