Antikoagulanzien-Behandlungen sind für die Behandlung vieler Erkrankungen wie Herzerkrankungen, Schlaganfall und Venenthrombose von entscheidender Bedeutung. Aktuelle Optionen bergen jedoch das Risiko schwerer Blutungen aufgrund von Traumata oder unvorhergesehenen Ereignissen. Ein Team der Universität Genf (UNIGE) und der Universität Sydney hat ein neues Antikoagulans entwickelt, das eine bedarfsgesteuerte reversible Aktivität mit einem schnell wirkenden „Gegenmittel“ haben soll.
Dieser Ansatz könnte den Einsatz von Antikoagulanzien in der Chirurgie oder anderen Anwendungen revolutionieren. Der Mechanismus der Aktivierung und Deaktivierung des Wirkstoffs könnte auch in der Immuntherapie genutzt werden. Diese Ergebnisse werden in veröffentlicht Naturbiotechnologie.
Antikoagulanzien-Therapien sind für die Behandlung vieler Erkrankungen wie Herzerkrankungen, Schlaganfall und Venenthrombose unerlässlich. Aktuelle Behandlungsoptionen wie Heparin und Warfarin weisen jedoch große Nachteile auf, darunter die Notwendigkeit einer regelmäßigen Überwachung der Blutgerinnung und das Risiko schwerer Blutungen im Falle einer Überdosierung oder eines Traumas. Etwa 15 % der Notfalleinweisungen ins Krankenhaus wegen unerwünschter Arzneimittelwirkungen sind auf Komplikationen bei gerinnungshemmenden Behandlungen zurückzuführen (schätzungsweise 235.000 Fälle/Jahr in den USA), was die Bedeutung der Entwicklung neuer, sichererer und wirksamerer Therapieoptionen unterstreicht.
Die Gruppe unter der Leitung von Nicolas Winssinger, Professor in der Abteilung für organische Chemie der UNIGE-Fakultät für Naturwissenschaften, hat kürzlich in Zusammenarbeit mit Richard Payne, Professor an der Universität Sydney, einen neuen gerinnungshemmenden Wirkstoff mit einem „Gegenmittel“ zur Umkehrung entwickelt schnell und gezielt wirken.
Dieser neue Wirkstoff besteht aus zwei Molekülen, die auf verschiedene Stellen von Thrombin abzielen, einem Protein, dessen Wirkung für die Blutgerinnung von zentraler Bedeutung ist. Nach der Bindung an Thrombin verbinden sich diese beiden Moleküle, um dessen Aktivität zu hemmen und dadurch seine gerinnungshemmende Wirkung zu verringern. Das Gegenmittel greift ein, indem es diese beiden Moleküle dissoziiert und so die Wirkung des Wirkstoffs neutralisiert.
„Dieser Durchbruch geht über die Entwicklung eines neuen Antikoagulans und des dazugehörigen Gegenmittels hinaus. Der vorgeschlagene supramolekulare Ansatz ist bemerkenswert flexibel und kann leicht an andere therapeutische Ziele angepasst werden. Er ist besonders vielversprechend auf dem Gebiet der Immuntherapie“, erklärt Winssinger, der das Institut leitete Forschung.
Dieses neue Antikoagulans könnte eine zuverlässigere und benutzerfreundlichere Option für chirurgische Eingriffe bieten. Heparin, das in diesem Bereich häufig verwendet wird, ist eine Mischung aus Polymeren unterschiedlicher Länge, die aus Schweinedarm gewonnen werden. Das Ergebnis ist eine sehr variable Wirkung, die während der Operation Gerinnungstests erfordert. Das von UNIGE entwickelte neue synthetische Antikoagulans könnte dazu beitragen, die mit Heparin verbundenen Reinheits- und Verfügbarkeitsprobleme zu lösen.
Einer der Durchbrüche in dieser Arbeit liegt in der Verwendung von Peptidnukleinsäure (PNA) zur Verknüpfung der beiden Moleküle, die an Thrombin binden. Zwei PNA-Stränge können über relativ schwache Bindungen zusammenkommen, die leicht zu brechen sind. Das Forschungsteam hat gezeigt, dass es durch die Einführung korrekt bezeichneter Stränge freier PNA möglich ist, die beiden miteinander verbundenen Thrombin-bindenden Moleküle zu dissoziieren. Der freie PNA-Strang deaktiviert somit die Wirkung des Arzneimittels. Dies ist eine große Innovation auf diesem Gebiet.
Über das Problem der Antikoagulation hinaus könnte dieses supramolekulare Konzept der Aktivierung/Deaktivierung des Wirkstoffs im Bereich der Immuntherapie, insbesondere für CAR-T-Therapien, von großem Interesse sein. Obwohl CAR-T-Therapien in den letzten Jahren große Fortschritte bei der Behandlung bestimmter Krebsarten darstellten, ist ihr Einsatz mit einem erheblichen Risiko einer Überreaktion des Immunsystems (Zytokinsturm) verbunden, die lebensbedrohlich sein kann. Die Möglichkeit, eine Behandlung mit einem zugänglichen Gegenmittel schnell zu deaktivieren, könnte daher einen entscheidenden Fortschritt bei der Verbesserung der Sicherheit und Wirksamkeit dieser Therapien darstellen.
Mehr Informationen:
Entwicklung supramolekularer Antikoagulanzien mit bedarfsgerechter Reversibilität, Naturbiotechnologie (2024). DOI: 10.1038/s41587-024-02209-z