Das Handeln zum richtigen Zeitpunkt ist der Schlüssel zu einer wirksamen medizinischen Behandlung mit minimalen Nebenwirkungen. Diese Leistung bleibt jedoch schwer zu erreichen. Biologen und Chemikern an der Universität Genf (UNIGE) haben es geschafft, ein Werkzeug zu entwickeln, das den Ort steuert, an dem ein Molekül durch einen einfachen Lichtpuls aktiviert wird, der nur wenige Sekunden dauert. Dieses System, das auf einem Protein, das für die Zellteilung essentiell ist, getestet wurde, könnte auf andere Moleküle angewendet werden. Die potenziellen Anwendungen sind sowohl in der Grundlagenforschung als auch bei der Verbesserung bestehender medizinischer Behandlungen wie bei Hautkrebs groß. Diese Ergebnisse werden im Journal veröffentlicht Naturkommunikation.
Unabhängig davon, wie es verabreicht wird, wirkt ein Medikament nicht nur auf das betroffene Organ, sondern wirkt sich systemisch auf den gesamten Körper aus. Dieser Mangel an Präzision birgt Risiken: Sie kann sein Ziel verpassen und nicht den gewünschten Effekt haben oder möglicherweise schwerwiegende Nebenwirkungen verursachen. Allein in der Schweiz leiden jedes Jahr Tausende von Menschen unter schweren Nebenwirkungen im Zusammenhang mit Drogen.
Die theoretisch einfache Lösung in der Praxis wäre, Medikamente nur an dem Ort zu aktivieren, an dem sie benötigt werden. Diese herausfordernde Forschungsaufgabe würde es jedoch ermöglichen, ein Protein in einem lebenden Organismus an einem bestimmten Ort zu aktivieren oder zu inaktivieren, um seine Funktionen besser zu verstehen. „Alles, was mit dieser methodischen Frage gestartet wurde“, erinnert sich Monica Gotta, Professorin in der Abteilung für Zellphysiologie und Stoffwechsel an der UNIGE -Fakultät für Medizin, der diese Forschung mit Nicolas Winsinger, Professorin an der Abteilung für organische Chemie an der UNIGE -Fakultät initiierte und koordinierte der Wissenschaft. „Wir suchten nach einer Möglichkeit, ein Protein zu hemmen, das an der Zellteilung, dem PLK1 -Protein, wann und wo wir wollten, seine Funktion bei der Entwicklung eines Organismus besser verstehen“.
Ein biologisches Schloss brechen
Durch die Kombination ihres Fachwissens in Chemie und Biologie konnten die Wissenschaftler ein PLK1 -Inhibitormolekül so modifizieren, dass es durch einen Lichtpuls aktiviert würde. “ Nach einem komplexen Prozess konnten wir das aktive Zentrum unseres Inhibitors mit einem Cumarinderivat blockieren, eine Verbindung, die natürlich in bestimmten Pflanzen vorhanden ist. Dieses Cumarin könnte dann mit einem einfachen leichten Puls entfernt werden “, erklärt Victoria von Glasenapp, einen Postdoktorandenforscher in den Labors von Professor Gotta an der Fakultät für Medizin und Professor Winsinger an der Fakultät für Wissenschaft und Erstautor der Studie.
Die Herausforderung bestand immer noch darin, einen Weg zu finden, den Inhibitor an dem genauen Punkt im Körper zu verankern, an dem seine Wirkung gewünscht wurde. “ Wir haben den Inhibitor so modifiziert, dass er in der gezielten Zelle eingeschlossen wird, indem wir einen molekularen Anker hinzufügen, der nur durch Licht freigesetzt wird „, erklärt Nicolas Winsinger. “ Dies ermöglichte es uns, den Inhibitor mit demselben Lichtpuls zu aktivieren und zu verankern, wodurch die PLK1 inaktiviert und die Zellteilung an der genauen gewünschten Stelle gestoppt wurde. “
Unzählige mögliche Anwendungen
Das von den Unige -Wissenschaftlern entwickelte System ermöglicht es, die Aktivität eines Moleküls in einem lebenden Organismus räumlich und zeitlich zu kontrollieren. Es kann an zahlreiche Moleküle angepasst werden, um ein Medikament nur dort zu aktivieren, wo es benötigt wird. In Zukunft könnte ein einfacher Laser eine Behandlung genau dort aktivieren, wo sie benötigt wird, während das umgebende gesunde Gewebe sparet, wodurch unerwünschte Nebenwirkungen eingehalten werden. „Wir hoffen, dass unser Werkzeug weit verbreitet sein wird, was zu einem besseren Verständnis dafür führt, wie lebende Organismen funktionieren und langfristig zur Entwicklung standortspezifischer Behandlungen“, schließt Monica Gotta.
