Wirkstoffdesign und Optimierung


Die Entwicklung neuer Antibiotika ist ein wichtiges Ziel der pharmazeutischen Forschung, um die immer größer werdende Zahl resistenter Krankheitserreger bekämpfen zu können. Daher entwickeln und optimieren Forscher Wirkstoffe, die gezielt lebensnotwendige Vorgänge in Bakterien angreifen, um so die Krankheitserreger abzutöten oder abzuschwächen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS).

Leitung

Unsere Forschung

Laborsituation in der HIPS-Abteilung "Wirkstoffdesign und Optimierung"

Die Abteilung „Wirkstoff-Design und Optimierung“ entwickelt Moleküle, die die zunehmend auftretenden Antibiotikaresistenzen von krankmachenden Bakterien umgehen sollen. Diese neuen Wirkstoffe sollen in lebensnotwendige Vorgänge der Bakterien eingreifen und sie so abtöten oder ihre Abwehrmechanismen ausschalten.

Suche nach einem Hemmstoff

Einer dieser lebenswichtigen Vorgänge in den Bakterien ist das Ablesen ihrer genetischen Information. Wenn solch eine grundsätzliche Funktion gestört ist, kann das Bakterium nicht überleben. Daher befassen sich die Wissenschaftler mit der Herstellung eines potenten Hemmstoffes, der das Ablesen der bakteriellen Erbinformation verhindern soll.

Der Angriffspunkt dieses Hemmstoffes ist die sogenannte RNA-Polymerase (RNAP), ein Enzym, das für das Überleben von Bakterien essentiell ist. Die Zielbakterien, in denen der neue Hemmstoff wirken soll,  können in Menschen schwerwiegende Erkrankungen hervorrufen. Ein Beispiel dafür ist der Erreger der Tuberkulose (Mycobacterium tuberculosis), der weltweit zwei Millionen Tote pro Jahr fordert.

Die Tatsache, dass derzeit auf dem Markt erhältliche Antibiotika aufgrund von Resistenzen oftmals nicht mehr wirken, verstärkt das Bedürfnis nach neuen Wirkstoffen enorm. Ziel dieses Projektes ist es daher, einen neuartigen Hemmstoff der bakteriellen RNAP zu entwickeln, seinen Wirkmechanismus zu charakterisieren und ihn zu optimieren. Dadurch soll gewährleistet werden, dass er nicht nur eine hohe Potenz aufweist, sondern auch in pathogene Bakterien eindringen und dort seine antibiotische Funktion entfalten kann.

Wie man die Bakterienkommunikation stört

Ein weiterer lebenswichtiger Vorgang bei Bakterien ist ihre Kommunikation miteinander über chemische Signalmoleküle. Diese Kommunikation wird als „quorum sensing“ bezeichnet. Die dabei eingesetzten Signale, auch Autoinducer genannt, steuern in Abhängigkeit von der Anzahl der beteiligten Bakterien verschiedene Aktivitäten, beispielsweise die Infektiosität oder die Bildung von Biofilmen.

Dabei lagern sich Bakterien zu einer dichten Schicht, dem sogenannten Biofilm, zusammen und schützen sich in diesem Verband vor Angriffen durch das Immunsystem. Außerdem verhindern Biofilme die Aufnahme von Antibiotika in die Bakterienzelle – das Bakterium ist resistent. Die Forscher beschäftigen sich mit einem Signalmolekül, genannt PQS, das im Bakterium Pseudomonas aeruginosa vorkommt und die Bildung von Biofilmen und Virulenzfaktoren fördert.

Unser Ziel ist es nun, Verbindungen zu entwickeln, die die Bildung und Wirkung von PQS verhindern. Pseudomonaden sind vor allem für Menschen mit Mukoviszidose ein großes Problem: Die Bakterien überleben im zähen Schleim der Lunge, bilden hier Biofilme und führen oft zu lebensbedrohlichen Lungenentzündungen.

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  • HIPS Infofilm

    Antibiotika-Resistenzen sind weltweit eine der großen Herausforderungen bei Infektionskrankheiten. Hier setzt das neue Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) an.

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  • Kündigung für Biofilm-WGs – Pharmazeuten des HIPS stören BakteriengemeinschaftenBakterien haben einen ausgeprägten Gemeinschaftssinn und verschanzen sich gerne in schleimigen Biofilmen. Etwa 60 Prozent aller bakteriellen Infektionen lösen inzwischen Biofilme aus. Ein besonders geselliger Keim ist Pseudomonas aeruginosa. Er ist besonders für Mukoviszidose-Patienten gefährlich. Wissenschaftler am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland suchen nach Wegen, seine Biofilme aufzulösen – damit Medikamente wirken können. Begleiten Sie Anke Steinbach in Ihre Labore...
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