Revolution in der Wirkstoffforschung: KIT entwickelt bahnbrechende Plattform!

Revolution in der Wirkstoffforschung: KIT entwickelt bahnbrechende Plattform!

Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben eine innovative Plattform zur Wirkstoffforschung entwickelt, die das Potenzial hat, die Geschwindigkeit und Effizienz der Medikamentenentwicklung erheblich zu steigern. Diese Plattform nutzt extrem miniaturisierte Nanotröpfchen mit einem Volumen von nur 200 Nanolitern pro Tropfen. Dadurch können bis zu 1.000 Experimente auf einem einzelnen Chip durchgeführt werden, was die Forschungsprozesse erheblich optimiert.

Die neue Technologie ermöglicht die Synthese, Charakterisierung und das Testen von Substanzen auf demselben Chip. Das Ziel ist es, die Wirkstoffforschung zugänglicher zu gestalten und Ressourcen zu schonen. Aktuelle Verfahren sind häufig kostspielig und zeitaufwendig, was sie in der Regel großen Pharmaunternehmen vorbehalten macht. Professor Pavel Levkin vom IBCS des KIT hebt die Dringlichkeit neuer Medikamente gegen Resistenzen hervor, insbesondere in der Krebstherapie.

Fortschritte in der Wirkstoffentwicklung

Mit dieser Plattform wurde ein Direct-to-Biology-Ansatz entwickelt, der es ermöglicht, biologische Tests ohne zusätzliche Präparation durchzuführen. In ersten Experimenten wurden verschiedene potenzielle MEK-Inhibitoren synthetisiert und getestet. Innerhalb von sieben Tagen gelang es den Forschenden, 325 Verbindungen herzustellen, von denen 46 eine vergleichbare Wirksamkeit wie der etablierte Wirkstoff Mirdametinib zeigten. Die Tests wurden an der Dickdarmkrebs-Zelllinie HT-29 durchgeführt, wobei die charakterisierenden Moleküle mittels der MALDI-MSI-Methode untersucht wurden.

Die neue Plattform wird nicht nur als Fortschritt für die hochdurchsatzfähige Wirkstoffforschung angesehen, sie zeigt auch vielversprechende Möglichkeiten zur schnelleren Identifikation wirksamer Substanzen. Alle 325 Produkte konnten entsprechend dreifach (975 Proben) direkt auf dem Chip analysiert werden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht (DOI: 10.1002/anie.202507586), was die Relevanz und den wissenschaftlichen Wert dieser Entwicklung unterstreicht.

Verwendung von MEK-Inhibitoren in anderen Krankheitsbildern

Ein Beispiel für die Anwendung von MEK-Inhibitoren ist der Wirkstoff PD98059. Dieser reversibler MEK-Inhibitor wird als potenzielle Behandlung für neurochemische Veränderungen im Gehirn bei Herzinsuffizienz untersucht. In einem Rattenmodell, das menschliche Herzinsuffizienz simuliert, konnte gezeigt werden, dass die zentrale Verabreichung von PD98059 die Phosphorylierung von ERK1/2 im paraventrikulären Kern des Hypothalamus hemmt, was zu einer Reduktion der sympathischen Erregung führt und somit klinische Verschlechterungen verhindert.

Die Pharmakokinetik von PD98059 zeigt, dass er in verschiedenen Körpergeweben nachgewiesen werden kann, jedoch eine kurze Eliminationshalbwertszeit im Plasma von etwa 73 Minuten aufweist. Um die Wirksamkeit zu erhöhen, wurde eine sustained-release Formulierung entwickelt. Diese nutzt PD98059-beladene PLGA-Mikropartikel, die stabile Plasmaspiegel bis zu zwei Wochen nach subkutaner Injektion aufweisen. Diese neuartige therapeutische Intervention könnte somit nicht nur bei Herzinsuffizienz, sondern auch bei anderen Erkrankungen, bei denen aktivierte MAPK-Signalisierung eine Rolle spielt, erhebliche Fortschritte ermöglichen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklungen am KIT sowie die Forschung zu MEK-Inhibitoren wie PD98059 bedeutende Schritte darstellen, um die Wirkstoffforschung effizienter und effektiver zu gestalten. Die zunehmende Erkenntnis über die Rolle von MAPK- und mTOR-Signalwegen in verschiedenen Krebskrankheiten könnte zukünftig zu neuen Behandlungsmöglichkeiten führen, insbesondere durch Kombinationstherapien, wie es im Rahmen von multikinase-targeting Verbindungen diskutiert wird.