Medica 2019: Arzneimittel – neues Verfahren zeigt schnell Wirksamkeit auf

Bis ein Medikament auf den Markt kommt, vergehen viele Jahre Entwicklungsarbeit. Der Wirkstoff muss in der richtigen Konzentration an den richtigen Ort, um seine Wirkung zu entfalten. Dabei soll es zu wenigen Nebenwirkungen kommen. Eine wichtige Rolle bei solchen Stoffen spielt der chemische Aufbau. Es handelt sich um langkettige Eiweißmoleküle. „Es gibt eine sich immer wiederholende Grundstruktur, das sogenannte Backbone, welches aus zwei Kohlenstoff- und einem Stickstoff-Atom besteht“, erläutert der Informatiker Robin Maack von der Technischen Universität Kaiserslautern. „Diese Atome bilden das Rückgrat des Moleküls, wodurch es wichtig ist die Winkelverhältnisse dieser Atome zu einander zu untersuchen.“

„Für die Entwicklung von Molekülen können bestimmte Konstellationen Folgen haben“, ergänzt seine Forscherkollegin Dr. Christina Gillmann von der Universität Leipzig. Daher sind diese Winkelverhältnisse für die pharmazeutische Forschung von großer Bedeutung.

Um eine statistische Verteilung möglicher Winkelkombinationen in einem großen Eiweißmolekül zu berechnen, gibt es den sogenannten Ramachandran-Plot, der nach dem indischen Forscher Gopalasamudram Narayanan Ramachandran benannt ist. „Mit diesem Verfahren lässt sich die Verteilung der Winkel veranschaulichen“, sagt Gillmann. „Das hilft, einzuschätzen, wie es um die Stabilität des Moleküls bestellt ist. Jedoch können diese Winkel schwanken. Der klassische Ramachandran-Plot berücksichtigt diese Schwankungen jedoch nicht.“

Die Kaiserslauterer und Leipziger Forscher haben nun ein Verfahren entwickelt, das für Moleküle mögliche Variationen solcher Winkelkombinationen berechnet. Ihren Algorithmus füttern die Informatiker dabei mit Daten von simulierten und realen Molekülen. Hierbei steht die Betrachtung der Atombewegungen im Vordergrund, welche vorher nicht für die Berechnungen der Winkelverhältnisse verwendet wurden. „Das Programm zeigt nun genauer an, ob ein Molekül stabil ist oder nicht“, sagt Maack.

Interessant ist das Verfahren vor allem für die Entwicklung von Arzneimitteln und anderen Wirkstoffen. „Die Technik erlaubt es, schnell zu sehen, ob es Sinn macht, das Molekül zu entwickeln und zu produzieren, ob sich die Winkel ändern könnten und ob das Molekül dadurch instabil wird“, so Gillmann.

Auf der Medica stellen die Forscher ihre Arbeiten vor.

Der Auftritt der Forscher der TU Kaiserslautern auf der Messe wird von Klaus Dosch vom Referat für Technologie und Innovation organisiert. Er ist Ansprechpartner für Unternehmen und vermittelt unter anderem Kontakte zur Wissenschaft.
Kontakt: Klaus Dosch, E-Mail: doschrti.uni-kl.de, Tel. (auch während der Messe): 0631 205-3001

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Christina Gillmann
Universität Leipzig
Tel.: 0341 97-32373
E-Mail: gillmanninformatik.uni-leipzig.de

Robin Maack
TU Kaiserslautern
AG Computergrafik und Human Computer Interaction
Tel.: 0631 205-3268
E-Mail: maackrhrk.uni-kl.de

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