Die pharmakologische Hemmung von krankheitsbedingt erhöhten Enzymaktivitäten im Organismus führt dann zur schnellen und erfolgreichen Entwicklung von Medikamenten, wenn der Hemmstoff ausschließlich nur das krankheitsrelevante Enzym und keines seiner nahen Verwandten in seiner Aktivität beeinflusst und wenn nur diejenige Enzymfraktion im Körper deaktiviert wird, die als wichtig für das jeweilige Krankheitsgeschehen erkannt worden ist. Das bereits seit Jahren in der Transplantationsmedizin eingesetzte Medikament Cyclosporin A (CsA) ist nach dieser Definition ein Breitband-Hemmstoff für die Prolyl-cis/trans-Isomerase-Aktivität der meisten menschlichen Cyclophiline. Cyclosporin A ist zudem nicht ortsspezifisch und bindet bei der medikamentösen Therapie auch an die Cyclophiline solcher Zelltypen, die für das Krankheitsgeschehen irrelevant sind. Dieses Verhalten führt zu der Notwendigkeit einer höheren Dosierung, wenn man die gewünschte Wirkung erhalten will, und damit zwangsläufig auch zu vermehrt auftretenden Nebenwirkungen.

Unsere Strategie zur Hemmung der extrazellulären bei gleichzeitiger Aussparung der Hemmung der intrazellulären Cyclophiline beruht auf einem modularen Konzept. Dabei gehen wir von der für Cyclophiline stark inhibitorischen Grundstruktur des Cyclosporin A aus, das in 8-Position substituiert wurde. Durch die Verwendung der funktionalisierten Seitenkette in diesem Cyclosporin-A-Derivat lassen sich über eine zentrale Verankerung an einem Trimesinsäure-Amid zusätzlich zwei weitere molekulare Funktionen chemisch anheften. Diese beiden Substitutionen dienen zum einen dazu, das Cyclosporin-Derivat im Zellverband fluoreszenzspektroskopisch zu lokalisieren und zum anderen, dessen Eintritt in das Zellinnere zu verhindern, um die enzymhemmende Wirkung auf den extrazellulären Raum zu beschränken. Das Bauprinzip dieses Hemmstoffs ist in Abbildung 1 dargestellt (Miroslav Malesevic, Jan Kühling, Frank Erdmann). Die Synthese dieser Verbindung wurde mit den Standardmethoden der Peptidchemie vorgenommen und gelang in guten Ausbeuten und in hoher Reinheit.

Untersucht man die Lokalisierung dieser Verbindung, nachdem man Jurkat-Zellen damit inkubiert hat, so findet man keine Spur einer für den Rhodaminfarbstoff typischen roten Fluoreszenz im Zellinneren, während eine Verbindung, in der die Glutaminsäureeinheit fehlt, sich sehr gut im Zytosol und im Zellkern anreichert (Abb. 2). Dieses Ergebnis war überraschend für uns, weil die Anheftung von Glutaminsäureresten an Peptide normalerweise zu einer erhöhten Neigung der Peptide führt, in Zellen einzudringen.

Wie Messungen der Enzymaktivität ergaben, stellt das "zellimpermeante" (nicht zellgängige) Derivat einen ausgezeichneten Hemmstoff für Cyclophiline dar. In einem speziellen Test mit Lymphozyten, isoliert aus menschlichem Blut, zeigte es keine immunsuppressiven Eigenschaften, während das zellgängige Derivat die zelluläre Immunantwort sehr effektiv unterdrücken kann. Aus bereits publizierten Untersuchungen zur Rolle extrazellulärer Cyclophiline in Signaltransduktionsprozessen und bei der Zelldifferenzierung kann man ableiten, dass diese Enzymfraktion chronische Entzündungsprozesse begünstigt. Cyclophilin 18 gilt daher als chemotaktisches Molekül, das Blutzellen anzulocken vermag. In einem Zellmigrationsversuch wurde deshalb in Zusammenarbeit mit einer Gruppe an der George-Washington-Universität, Washington, USA, untersucht, ob CD4-positive T-Zellen isoliert aus Mausmilz ihr durch Cyclophilin 18 induziertes Wanderungsvermögen in Gegenwart unseres zellimpermeanten Hemmstoffes einbüßen. Das ist in der Tat der Fall. Damit ist bewiesen, dass die intrazelluläre Fraktion der Cyclophiline für die sie induzierte Chemotaxis keine Rolle spielt. Mit diesen Ergebnissen ist die Voraussetzung dafür geschaffen, die ortsspezifisch wirkenden, niedermolekularen Hemmstoffe in Tiermodellen für chronische Entzündungen wie Asthma und rheumatische Arthritis zu prüfen. Erste Ergebnisse von Untersuchungen, bei denen unsere zellimpermeanten Hemmstoffe in einem Mausmodell für Asthma appliziert wurden, sind vielversprechend.