Vom Naturstoff zum Wirkstoff

Vom Naturstoff zum Wirkstoff

Antibiotika-produzierende Schwämme, Pflanzen, die Wirkstoffe gegen Malaria bilden - die Natur hält ein riesiges Reservoir an Substanzen bereit, die als Wirkstoffe in Medizin und Industrie eingesetzt werden könnten. Gemeinsam mit dem japanischen Forschungsinstitut RIKEN hat die Max-Planck-Gesellschaft ein Max Planck–Center gegründet. In dem Center wollen Forscher neue Wirkstoffe identifizieren und untersuchen, wie Wirkstoffe auf Proteine einwirken. Beide Forschungseinrichtungen schaffen damit eine Plattform, auf der sie Wissen, Erfahrungen und Infrastruktur sowie neue Methoden und Techniken bündeln.

Das Gründungsteam des Centers bilden vier Spitzenwissenschaftler, zwei Max-Planck-Direktoren, Herbert Waldmann und Peter Seeberger, sowie zwei Forschern von RIKEN, Hiroyuki Osada und Naoyuki Taniguchi. Ziel ist es, den Austausch unter Experten und dem wissenschaftlichen Nachwuchs zu fördern. Zwei International Max Planck Research Schools (IMPRS), an denen talentierte, junge Wissenschaftler ein strukturiertes Doktorandenprogramm durchlaufen, sind in die Forschung des Centers eingebunden. Weiterhin fördert ein regelmäßiger Austausch von Wissenschaftlern und Doktoranden, Praktikumsmöglichkeiten und Symposien die Kommunikation.

Um im Bereich der Chemischen Systembiologie umfassend forschen zu können, werden zahlreiche, neue Techniken eingesetzt, die normalerweise nicht an einer Forschungsorganisation zur Verfügung stehen. Einige Forschungsinstitute haben spezielle Kompetenzen auf bestimmten Forschungsfeldern und Techniken entwickelt, benötigen jedoch in jedem Fall Kooperationspartner mit ergänzender Expertise.

Der RIKEN Global Research Cluster, im Großraum Tokio (Wako) gelegen, das Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie in Dortmund und das Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam beheimaten jeweils leistungsstarke Abteilungen im Bereich der chemischen Biologie. Durch die Bündelung dieser Kräfte in einer gemeinsamen Forschungsgruppe entsteht eine Einheit, die umfassende Forschungstätigkeiten ermöglicht.

Die Gruppe um Hiroyuki Osada am RIKEN Global Research Cluster ist besonders erfolgreich in der Isolierung und Charakterisierung von Naturstoffen und ihrer Verwendung in der chemischen Biologie. Der Gruppe ist es gelungen, eine leistungsstarke Proteomik-Plattform aufzubauen, die es ermöglicht, chemische Angriffspunkte an Proteinen zu identifizieren. Die Technologie, leistungsstarke kleine Moleküle aus Naturstoffen zu isolieren, steht derzeit an keinem Max-Planck-Institut zur Verfügung.

Die Abteilung von Herbert Waldmann am Max-Planck-Institut in Dortmund verfügt über umfangreiche Kenntnisse und Erfahrung beim Design und der Synthese von Substanzverbindungen, die aus Naturstoffen abgeleitet werden sowie ihrer Verwendung in biochemischen und zellbasierten Tests und der Identifizierung ihrer biologischen Zielmoleküle. Die Gruppe hat eine von Naturstoffen abgeleitete und inspirierte Sammlung von etwa 10.000 wirkstoffartigen Molekülen aufgebaut. Diese Sammlung soll in Zukunft auf über 100.000 Substanzen ausgebaut werden und in biologischen Screens, die RIKEN und die Max-Planck-Gesellschaft durchführen, untersucht werden. Dies eröffnet den Partnerorganisationen neue Möglichkeiten. So können die Substanzen parallel und äußerst effektiv in Hochdurchsatzexperimenten auf  eine Vielzahl von Zielproteinen oder  Reaktionsnetzwerken von Interesse getestet werden. Der Nutzen wäre dabei nicht nur auf die Grundlagenforschung beschränkt. Die Arbeiten werden  in hohem Maße dazu beitragen, die Ergebnisse der Forschung in die medizinische Anwendung zu übertragen, um somit zu völlig neuen und vielversprechenden therapeutischen Ansätzen zu gelangen.

Die System-Glykobiologie beschäftigt sich mit der Struktur, Synthese und Biologie von Zuckerketten, die vielerlei biologische Prozesse beeinflussen. Dieses Forschungsgebiet verspricht so unter anderem ein verbessertes Verständnis von Krankheiten, neue Diagnostika und Therapeutika, wie zum Beispiel die Entwicklung von Impfstoffen gegen Malaria oder Krankenhauskeime. Ein ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet ist Peter Seeberger vom Max-Planck-Institut für Kolloid-und Grenzflächenforschung in Potsdam. Die für die System-Glykobiologie nötigen Verbindungssammlungen und Techniken wie automatisierte Synthese, Kohlenhydrat-Mikroarrays, Sequenzierung und Bioinformatik stehen derzeit nur in Potsdam zur Verfügung.

Die Gruppe von Naoyuki Taniguchi am RIKEN Global Research Cluster hat sich im Bereich der Glykomik auf die Therapie von Krankheiten spezialisiert und sich in der Glykometabolomik und der strukturellen Mikrobiologie eine starke Position erarbeitet. Die Gruppe ist besonders erfahren in Bereichen, die an der Abteilung Seeberger bisher noch nicht entwickelt wurden, insbesondere den Tiermodellen und der strukturellen Glykobiologie. Während die Seeberger Gruppe definierte Oligosaccharide und daraus entstehende Werkzeuge wie Glycan-Arrays beisteuert, ist das Taniguchi-Team auf die Glykomik für die Therapie von Krankheiten spezialisiert. Die Max-Planck-Technologien sind der Schlüssel für die angewandte medizinische Forschung, an der man in Japan arbeitet. Die Zusammenlegung beider Forschungsaktivitäten wird es ermöglichen, eine miteinander verzahnte Fachgruppe zu schaffen, die die Vorteile grundlegender Techniken in der Erforschung krankheitsrelevanter Fragen einsetzen kann.

HR

Bild: Hiroyuki Osada, RIKEN © dpa/MPG

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