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Peptide als Wirkstoffe: Ulmer wollen Schatz des Körpers heben

Der menschliche Körper hält ungeahnte Ressourcen bereit. Er setzt sogar maßgeschneiderte Wirkstoffe wie Peptide frei. Eine steile Hypothese? Eher nicht. Ulmer Forscher halten den Ansatz für so vielversprechend, dass sie jetzt ein Ulmer Zentrum für Peptidpharmazeutika (UPEP) gegründet haben.

Dort sollen körpereigene Peptide in den Laboren so modifiziert werden, dass sie die Pharma-Pipeline auffüllen. Kleinen Unternehmen will man bei der Entwicklung helfen, damit aus Peptiden verkaufsfähige Wirkstoffkandidaten werden. Auch Ausgründungen sind erwünscht. Drittmittelanträge werden gerade geschrieben, sie sollen dem Projekt finanziellen Schub geben: Ein Sonderforschungsbereich soll die Grundlagenforschung, ein Antrag beim BMBF-Förderprogramm „Nächste Generation biotechnologischer Verfahren 2020+" die Anwendungsnähe abdecken.

Keyplayer der BioRegionUlm sitzen im Boot

Ein Bild mit Symbolkraft und klarer Botschaft: Wir alle wollen die Peptidforschung als neuen Forschungszweig: (v.l.) Medizin-Dekan Prof. Thomas Wirth, Prof. Frank Kirchhoff, Prof. Tanja Weil, Dr. Frank Rosenau, Prof. Jan Münch, Prof. Wolf-Georg Forssmann, Prof. Sven Rau und Uni-Präsident Prof. Karl Joachim Ebeling. © Uni Ulm

Das UPEP versteht sich als regionale Initiative und erweitert den Campus bis Biberach, zu Forschern der Fakultät für Pharmazeutische Biotechnologie der Hochschule Biberach. Auch der Peptid-Pionier Wolf-Georg Forssmann aus Hannover ist an den Ulmer Campus gewechselt. Auf die Unterstützung der biopharmazeutischen Industrie wie Rentschler Biotechnologie und Boehringer Ingelheim vor Ort darf die Entwickler- und Ideenschmiede offenkundig zählen.

Gegründet haben das UPEP die vier Ulmer Wissenschaftler Tanja Weil, Frank Kirchhoff, Jan Münch und Frank Rosenau. Das Stadium des virtuellen Netzwerks hat das UPEP schon verlassen. Es laufen Projekte im eigenen Labortrakt. Es wird an Peptidbibliotheken aus verschiedenen Flüssigkeiten wie Schweiß, Samenflüssigkeit und Lungenspülung gearbeitet. Mehr als ein halbes Dutzend Arbeitsgruppen testet die Peptide aus der von Forssmann entwickelten Peptidbibliothek aus Hämofiltrat auf ihre Eignung als Antiinfektiva oder als potenzieller Krebs-Wirkstoff. Hämofiltrat, eine aus dem Blut von Dialyse-Patienten filtrierte Flüssigkeit, hat nicht nur wie Blutplasma die gleiche Zusammensetzung von Proteinen, Peptiden und Aminosäuren, sondern ist auch in großen Mengen verfügbar.

Versiertes Gründer-Quartett

Rasterkraftmikroskopische Aufnahme der Nanofibrillen - auch dieses Peptid "fand" der Virologe Münch im Körper. © Münch

Akademische Exzellenz, technologisches Know-how, Industrieerfahrung und interdisziplinäres Denken - das Gründerquartett bringt nach Einschätzung von UPEP-Sprecher Rosenau alles mit für einen erfolgreichen Betrieb:

Der Mikrobiologe Frank Rosenau forschte lange am Biotech-Institut des Forschungszentrums Jülich und führte dort viele Projekte mit Industriepartnern durch. Er bringt Expertise zur Erstellung rekombinanter Peptidbibliotheken und Know-how bei Protein-Design und -Optimierung mit.

Wie die Wirkstoffentwicklung der pharmazeutischen Industrie funktioniert, weiß Chemikerin Tanja Weil vom Institut für Organische Chemie III: Sechs Jahre arbeitete sie als FuE-Chefin bei einem deutschen Pharma-Unternehmen. Ihre Forschung bewegt sich an den Schnittstellen von Biologie, Medizin und Materialwissenschaften. Mit maßgeschneiderten Biopolymeren will sie den Wirkstofftransport in die menschliche Zelle optimieren.

Die beiden Virologen Frank Kirchhoff und Jan Münch haben auf ihrer Suche nach antiviralen Substanzen mittlerweile einige endogene bioaktive Peptide identifiziert, charakterisiert und zusammen mit Partnern aus Hannover weiterentwickelt. So gelang es den beiden Aids-Forschern vom Institut für Molekulare Virologie der Universität Ulm zusammen mit Wolf-Georg Forssmann und Reinhold Schmidt von der Medizinischen Hochschule Hannover, ein weiterentwickeltes körpereigenes Peptid im Rahmen einer klinischen Studie als HIV-1-Hemmer erfolgreich zu testen. Beide verwenden bereits seit Jahren humane Peptidbibliotheken als Quelle zur Isolierung neuartiger Virus-Hemmstoffe.

Region bringt genug kritische Masse auf

Addiert man die Arbeitsgruppen der vier Gründer, zählt das UPEP rund hundert Köpfe. Hinzu kommt der deutsche ‚Peptidpapst‘ Wolf-Georg Forssmann, dem die Uni eine Seniorprofessur eingerichtet hat, und der hier sein Lebenswerk fortsetzen will. Er hat neben viel Technik und Material auch Mitarbeiter an den Eselsberg gebracht. Außerdem stärkt und intensiviert das UPEP die Zusammenarbeit mit der biopharmazeutischen Industrie der Region und der Hochschule Biberach.

Es war Forssmann, der die Suche nach körpereigenen Peptid-Wirkstoffen vor rund 20 Jahren begonnen und inzwischen einen Wirkstoff (Urodilatin) auf den Markt gebracht hat. „Jetzt ist der Zeitpunkt gekommen, diese Abbauprodukte genauer zu erforschen“, sagt UPEP-Sprecher Rosenau. Zu ihnen gelangt man auf zwei Wegen, die einander ergänzen: über das Degradom und über rekombinante Peptidbibliotheken.

Pharmakologische ‚Rohdiamanten‘

Als Degradom bezeichnen die Ulmer Forscher die Gesamtheit der Peptide, die beim Abbau von Proteinen durch Proteasen entstehen. Rund 600 Proteasen entfalten bei nahezu jedem Schritt des Zellzyklus, der Wundheilung, der Immunantwort, Blutgerinnung und anderer physiologischer und pathologischer Prozesse ihre Aktivität. Die dabei entstehenden Peptide sind für die Therapie vieler Krankheiten hochinteressant.

Immer wieder entdecken Forscher Dinge, die die UPEP-These stützen. Dass also das körpereigene Peptidom weitere pharmakologische „Rohdiamanten“ birgt. So entdeckte der Hannoveraner Mediziner Ludger Ständker (inzwischen auch in Ulm), dass es wohl alleinige Funktion des Lekti-Proteins ist, von Proteasen in viele kleine Peptide geschnitten zu werden, die jeweils unterschiedliche Wirkung auf eine Reihe von Zielenzymen ausüben. Noch ein aktuelles Beispiel: Am Tiermodell wurde das körpereigene Angiotensin-(1-7), ein Peptid, das bei der Spaltung von Angiotensin I durch Proteasen entsteht, als möglicher Wirkstoff gegen Lungenversagen erfolgreich getestet. (Critical Care Medicine 8/2013, Walther T/Kübler W.: Angiotensin-(1-7) Protects From Experimental Acute Lung Injury.)

Körpereigene Peptide lösen kaum eine Immunantwort aus, was für viele aus anderen Quellen gewonnene Peptide nicht gilt. Beim Durchmustern der Peptidbibliotheken nimmt das UPEP nur extrazelluläre Peptide in den Blick. Den schwierigen Weg ins Zellinnere muss man nicht gehen: „Wir nutzen das aus, was wir finden“, beschreibt Rosenau den Ansatz.

Chemie muss nachbessern

Trotz einiger Vorteile im Vergleich zu niedermolekularen Verbindungen oder Antikörpern - Peptide sind denkbar ungünstige Wirkstoffe. Als ‚kleinere Proteine‘ (bis zu 100 Aminosäuren etwa gelten als Peptid) werden sie schnell von weiteren Proteasen abgebaut und vom Körper ausgeschieden. Deshalb arbeiten viele Forscher an Technologien, die diese Nachteile ausgleichen und eine bessere Protease-Resistenz, eine höhere Serum-Halbwertszeit und die Passage durch die Zellmembran schaffen.

Gerade die Ulmer Chemie mit Mika Lindén (Anorganische Chemie II) und Sven Rau (Anorganische Chemie I) neben Tanja Weil bringt viel materialwissenschaftliches Know-how mit und wird nach Rosenaus Worten dazu beitragen, die Peptide mit chemischen Mitteln pharmakologisch zu ertüchtigen. Ideal aller Bestrebungen, nicht nur in Ulm, ist es, diese Biologicals in Tablettenform zu bringen, damit sie nicht länger injiziert werden müssen.

In jüngster Zeit erleben peptidbasierte Wirkstoffe einen Aufschwung: Ihre chemische Beschaffenheit scheint ihrem Erfolg nicht im Wege zu stehen; auch in ihrer therapeutischen Anwendung sind sie ziemlich variabel. Zu den 80 Peptid-Wirkstoffen auf dem Markt kommen nach Marktanalysen noch 200 in klinischen und 400 in präklinischen Phasen hinzu.

Literatur:
Kasper A, Reichert J: Future directions for peptide therapeutics development. Drug Discovery Today. Sept. 2013,
Vol. 18(17): 807-817.

Albericio F, Kruger H: Therapeutic Peptides. Future Med. Chem. 2012; 4(12): 1527–31.

McGregor DP: Discovering and improving novel peptide therapeutics. Current Opinion in Pharmacology.
2008; Vol. 8(5): 616-19.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/peptide-als-wirkstoffe-ulmer-wollen-schatz-des-koerpers-heben