Schmelzende Kristalle und modifizierte Proteine

25.05.2016

Pharmazeuten der Uni Würzburg und die NovartisPharma AG erforschen gemeinsam, wie Proteine modifiziert werden können, um zum Beispiel die Wundheilung zu beschleunigen. Der wissenschaftliche Nachwuchs ist eng in die Zusammenarbeit eingebunden.

So komplex ist die Struktur eines Interleukin-4 Proteins. (Foto: Vera Katzenberger)

Aus der Industrie zurück in die Forschung: Professor Lorenz Meinel hat früher in der technischen Entwicklung bei der NovartisPharma AG gearbeitet, 2010 folgte er dann dem Ruf der Universität Würzburg auf den Lehrstuhl für Pharmazeutische Technologie.

Seitdem untersucht er mit seinem Team, wie sich Wirkstoffe modifizieren und damit verbessern lassen. In der Industrie stößt das natürlich auf großes Interesse. „Meine praktischen Berufserfahrungen in Pharmakonzernen ergänzen meine Forschungsarbeit sehr gut“, sagt Meinel. Auch darum hat er sich für eine enge Zusammenarbeit zwischen seinem ehemaligen Arbeitgeber und der Uni Würzburg stark gemacht.

Proteine für eine verbesserte Wundheilung

Die Kooperation wurde 2016 ins Leben gerufen. Seitdem erforschen die Würzburger Pharmazeuten mit der NovartisPharma AG unter anderem das Proteinmolekül Interleukin-4. Interleukine sind körpereigene Botenstoffe, die bei Immunreaktionen für die Kommunikation zwischen Immunzellen und Körpergewebe zuständig sind.

„Bindet das Interleukin-4 an die Oberfläche von einigen Gewebezellen, transportiert es Informationen an diese Zellen. Daraufhin produzieren diese dann beispielsweise Botenstoffe, die die Wundheilung fördern können“, erklärt Meinel.

Hier ist der Würzburger Forschung eine bedeutende Neuerung gelungen: „Durch Modifikationen an dem Protein kann es an Oberflächen immer an der eingebrachten Modifikation gebunden werden, sodass von diesen Oberflächen ein dauerhafter Interleukin-4-Stimulus an die umgebenden Zellen ausgesendet werden kann.“

Das eröffnet neue Perspektiven: Das Interleukin könnte zum Beispiel auf Implantaten oder Wundauflagen bei Patienten angewendet werden und so die Heilung ankurbeln. Gerade für solche Praxisstudien setzt Meinel auf den Industriepartner: „Bei Praxistests von Medikamenten haben Pharmakonzerne eine sehr große und wertvolle Erfahrung. Andererseits unterliegt die Universität nicht den strengen Zeitvorgaben, die in der Industrie gelten, so dass Fragen, die eine längere Forschung bedingen, vor allem an einer Universität beantwortet werden können.“

So können beide Seiten voneinander profitieren. Rund 20 Prozent aller Forschungsprojekte in der Würzburger Pharmazie basieren laut Meinel mittlerweile auf Kooperationen mit der Wirtschaft.

Wirkstoff-Kristalle instabil gemacht

Nicht nur das Interleukin-4 interessiert die Pharmazeuten derzeit. Ein besonderes Augenmerk legen Meinel und sein Forschungsteam auch auf sogenannte Wirkstoffsalze. In den resultierenden Kristallstrukturen lagern sich Wirkstoff und Gegen-Ion in Form eines Gitters eng aneinander.

Die Arbeitsgruppe funktionalisiert diese Salze dahingehend, dass sie sich auf ein Signal hin, zum Beispiel durch UV-Licht, in wenigen Sekunden auflösen und verflüssigen – dadurch kann sich die Aufnahme beispielsweise nach Auftragen auf der Haut mit nachfolgender Bestrahlung deutlich erhöhen. Den Patienten steht so mehr wirksamer Arzneistoff zur Verfügung.

Doktoranden sammeln Praxiserfahrung

Für den wissenschaftlichen Nachwuchs der Universität bietet die Kooperation mit der NovartisPharma AG ebenfalls viele Chancen. Im Zusammenhang mit beiden Projekten arbeiten einige Doktoranden direkt bei dem Unternehmen, andere an der Universität. In regelmäßigen Treffen tauschen sich die jungen Wissenschaftler über aktuelle Fortschritte aus.

Auch Dr. Johannes Wiest hat in einem der Teams geforscht. Sein Ziel war es, neue ionische Flüssigkeiten zu entwickeln, um damit die Löslichkeit eines schwer wasserlöslichen Wirkstoffes zu verbessern. „Unsere Arbeit könnte in Zukunft vielleicht dazu führen, dass sich der Wirkstoff im menschlichen Körper besser freisetzt, so dass mehr Wirkstoff aufgenommen werden kann“, sagt Wiest.

In der Wirtschaft sei es unter anderem wichtig, schnell zu handeln. Und an der Uni bestehe der große Vorteil, auch unkonventionelle Ideen ausprobieren zu können, so der Pharmazeut. „So kann die Wissenschaft beispielsweise Ideen und Impulse für die Entwicklung neuer Produkte oder Wirkstoffe liefern, und die Industrie kann diese mit ihrem Know-how und ihren finanziellen Mitteln zur Marktreife bringen.“ So könne jede Seite von der anderen profitieren.