Bevor Forscher zielgerichtete Medikamente entwickeln können, müssen sie genau wissen, wie eine Krankheit wirkt. Der Biochemiker Bert Beerkens hat Moleküle geschaffen, die es ihnen ermöglichen, das herauszufinden. Er nutzte Koffein als Grundlage für neue Moleküle, die die Erforschung bestimmter Rezeptorproteine auf Zellen ermöglichen.
Als Chemiestudent war Bert Beerkens fasziniert von dem Forschungsgebiet, das es ermöglicht, mithilfe der Chemie alle möglichen Prozesse im Körper zu untersuchen. „Man entwirft und produziert dann Moleküle, die keine medizinische Wirkung haben, aber anderen Forschern bei ihrer Arbeit an einer bestimmten Erkrankung helfen.“
In seinem Ph.D. Forschung, machte sich Beerkens daran, Moleküle herzustellen, die an ein Protein binden, das normalerweise die Substanz Adenosin bindet. Adenosin ist überall in unserem Körper. Es ist Teil der DNA und auch des ATP: Adenosintriphosphat. Dadurch wird Energie in allen lebenden Zellen gespeichert und dort verfügbar gemacht, wo sie benötigt wird.
Beerkens sagt: „Adenosin ist auch ein Signalstoff für die Kommunikation zwischen Zellen. Wenn sich um eine Zelle herum viel Adenosin befindet, könnte das bedeuten, dass eine Zelle in der Umgebung abgestorben ist.“ Dann wandert Adenosin aus dem abgebauten ATP und eine Nachbarzelle nimmt es über spezielle Rezeptoren auf der Zellmembran auf. „Abhängig von der Art der Zelle, die das Adenosin aufnimmt, kann es dazu kommen, dass die Immunantwort gehemmt wird. Manche Tumoren missbrauchen diesen Mechanismus, indem sie aktiv Adenosinrezeptoren produzieren.“
Es bindet fest daran und markiert den Rezeptor
Um dies zu untersuchen, werden Moleküle benötigt, die wie Adenosin an Adenosinrezeptoren binden. Beerkens nahm die Herausforderung an. Koffein wurde zur Grundlage der von ihm entwickelten Substanzen. „Koffein bindet auch an den Rezeptor, nur nicht sehr stark.“
Beerkens experimentierte mit zusätzlichen Atomgruppen, die am Koffeinmolekül angebracht wurden. Es gelang ihm, Moleküle herzustellen, die nicht nur fest an den Rezeptor binden, sondern auch nur an diesen Rezeptortyp und an nichts anderes. „Es gibt vier verschiedene Adenosinrezeptoren. Für drei davon konnte ich passende Moleküle entwerfen. Für den vierten hat es mein Vorgänger bereits getan.“
Wie bei Lego erwies sich die Klick-Chemie als Lösung
Die Moleküle mussten nicht nur fest und selektiv an den Rezeptor binden, sondern diesen auch mit einer molekularen Markierung versehen. „Dann können Forscher sehen, ob und wo welcher Rezeptortyp vorhanden ist.“ Diese Beobachtung musste auch in lebendem Zellmaterial möglich sein, also ohne hohe Dosen radioaktiver Strahlung.
Dies war ein heikler Punkt in Beerkens‘ Projekt. „Das ist uns durch die Klick-Chemie gelungen.“ Im vergangenen Jahr ging der Nobelpreis für Chemie an die Entwicklung dieser Art von Chemie. „Es funktioniert wie Lego. Wenn das koffeinähnliche Molekül an den Adenosinrezeptor gebunden wird, klickt ein anderes Molekül, das beispielsweise Licht aussendet, darauf.“
Beerkens erhielt seinen Ph.D. im November, seine Ergebnisse wurden bereits früher veröffentlicht. Gibt es einen unmittelbaren Ansturm von Forschern, die die Moleküle nutzen? „Vor sechs Monaten kam eine Anfrage aus den USA. Ein Krankenhaus wollte eine Krankheit untersuchen, bei der Adenosin eine Rolle zu spielen scheint. Abgesehen davon geschieht dies immer noch hauptsächlich in und um unser Labor, zusammen mit LUMC. Dabei handelt es sich um Forschung.“ in Adenosinrezeptoren auf bestimmten Immunzellen, um herauszufinden, was ein gutes Angriffsziel für Medikamente wäre.“
Mehr Informationen:
Affinitätsbasiertes Profiling der Adenosinrezeptoren. academicpublications.universi … /handle/1887/3656497