CD-Labor for Chemische Epigenetik und Antiinfektiva

Bei Krebs ebenso wie bei Schnupfen sind am Krankheitsgeschehen auch körpereigene Stoffe (meist Proteine) beteiligt. Hier wird an Substanzen geforscht, die auf diese Proteine einwirken – und so der Grundstein für die Entwicklung neuer Medikamente gelegt.

Chemische Biologie benutzt kleine Moleküle um biologische Systeme zu verstehen und zu verändern und stützt sich dabei insbesondere auf chemische Methoden. Mit dem so gewonnenen Grundlagenwissen können Substanzen identifiziert und hergestellt werden, von denen man sich Wirksamkeit in Medikamenten erhofft.

Ziele der Forschung ist aber nicht nur das Finden von Substanzen, sondern auch die Entwicklung der Methoden: Mit welchen chemischen, molekularbiologischen und genetischen Analysen können die zugrundeliegenden biologischen Prozesse erforscht werden, wie können mögliche Auswirkungen von Substanzen gemessen werden?

Im Interesse dieses Labors stehen dabei zwei Schwer-punkte, die in der Entwicklung von Krankheiten eine wesentliche Rolle spielen: Chromatinveränderungen, die zur Entstehung von Krebs beitragen können; und menschliche Proteine, die an Infektionskrankheiten beteiligt sind.

Die menschliche DNA wird durch spezielle Proteine hochgradig organisiert, man spricht vom Chromatin. Der physikalische und chemische Zustand dieses Chromatins ist von entscheidender Bedeutung dafür, welche DNA-Abschnitte aktiv und welche inaktiv sind. Defekte in der Chromatin-Organisation und in den entsprechenden Enzymen tragen zur Entstehung und Progression von Krebserkrankungen bei. Erste Medikamente, die diese Enzyme beeinflussen, wurden bereits zugelassen. Allerdings existieren mehr als 400 weitere Chromatin-Proteine, auf die mit niedrigmolekularen Substanzen Einfluss genommen werden könnte – eine bisher ungenutzte Quelle für neuartige Medikamente. Im CD Labor für Chemische Epigenetik und Antiinfektiva werden Methoden entwickelt, um die Aktivitäten dieser Proteine zu messen und zu modulieren.

Der Kampf gegen Infektionskrankheiten ist ein Kernbereich der Chemischen Biologie, in den zum Beispiel auch die Entwicklung von Antibiotika fällt. Diese und antivirale Wirkstoffe richten sich normalerweise gegen Pathogen-Proteine, welche sich aber durch hohe Mutationsraten auszeichnen. Dadurch kommt es rasch zur Resistenz-entwicklung gegen antibiotische und antivirale Substanzen. In diesem Labor wird aber ein anderer Ansatz verfolgt: Es werden gegen menschliche Proteine gerichtete Stoffe erforscht. Infektionskrankheiten entstehen im Zusammenspiel von Erregern und dem „Wirt“, in diesem Fall also dem menschlichen Körper. So etwa sind manche Viren nur dann pathogen, wenn bestimmte Enzyme des Wirtes aktiv sind – kennt man diese, könnten sie zeitweise unterdrückt werden, ohne Nebenwirkungen auszulösen. Die niedrigeren Mutationsraten der menschlichen Proteine machen solche Ansätze besonders attraktiv für die Medikamentenentwicklung.

Ziel der Forschungsarbeiten ist es, solche „Wirtsfaktoren“ durch innovative Screening-Verfahren an menschlichen Zellen zu identifizieren und ihre Wirkungsmechanismen zu erforschen. Dazu können die WissenschafterInnen einzigartige haploide Zelllinien nutzen, in denen einzelne Gene – und damit Proteine – einfach ausgeschaltet werden können. In der Folge können erste hemmende Substanzen ebenso entwickelt werden wie Tests zur Medikamenten-tauglichkeit dieser Substanzen. Damit ist der erste Schritt zur Entwicklung neuer Medikamente gelegt.