Chemische Biologie

Unsere Forschung

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Wir verwenden moderne chemische Strategien zur Wirkstoffentdeckung gegen Infektionskrankheiten. Eine große Herausforderung auf dem Weg zur Entwicklung neuer Antibiotika ist es, das Zellinnere von Gram-Negativen Bakterien zu erreichen, das durch eine Doppelmembran geschützt ist. Gram-Negative Bakterien stehen im Fokus, da diese Bakteriengruppe schwerwiegende Krankheiten verursacht und diverse wirkstoffresistente Varianten existieren. Wir untersuchen Struktur-Aktivitäts-Beziehungen (SAR) und nutzen Medizinialchemie um sowohl zu Naturstoffen als auch zu synthetischen aktiven Substanzen zu gelangen. Auf diese Weise produzieren wir potente, neue Derivate mit neuen Wirkmechanismen und guter in vivo Wirksamkeit. Weiterhin haben wir die sogenannte „Trojanisches Pferd“ Strategie weiterentwickelt. Hier nutzen wir den notorischen Eisenmangel von Bakterien aus, indem wir „Siderophore“ (Siderophore, Griechisch für „Eisenträger“) mit Antibiotika beladen, um diese von Bakterien aktiv in die Zelle befördern zu lassen – ein molekulares Analogon zur Sage von Homer, als Soldaten in einem Träger-Pferd versteckt nach Troja befördert wurden. Diese Konjugationsstrategie haben wir auch auf die Entwicklung diagnostischer Tools ausgeweitet, um Infektionsprozesse besser abbilden zu können. Zudem studieren wir die Verwendung neuer Wirkstoffmodalitäten, so wie PROTACs, die im Gegensatz zu traditionellen Wirkstoffen das Zielprotein zersetzen, statt es zu inhibieren.

Um neuartige Antiinfektiva zu konzipieren, ist ein fundiertes Verständnis der Wirkweise (engl. mode‑of‑action) die Voraussetzung. Wir verwenden Metabolomics, um zelluläre Effekte antibakterieller Substanzen zu untersuchen, und waren Wegbereiter bei der Entwicklung einer Massenspektrometrie (MS) basierten Methode, um die Aufnahme von Wirkstoffen in Gram-negative Bakterien zu quantifizieren. Weiterhin wird die Massenspektrometrie mit Chemoproteomik kombiniert, um die Angriffspunkte (‚targets‘) neuer Wirkstoffe zu ermitteln. Für Aktivitätsprofilierungen antibakterieller und antiviraler Substanzen stehen eine Reihe von teils hochautomatisierten  biologischen Assays zu Verfügung. Peptidarrays werden in CBIO produziert, um Epitope von Antikörpern an Zielproteinen hochaufgelöst zu charakterisieren.