{"id":396126,"date":"2022-09-08T06:30:00","date_gmt":"2022-09-08T04:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=396126"},"modified":"2022-09-08T06:30:00","modified_gmt":"2022-09-08T04:30:00","slug":"heuschrecken-erforschen-um-nebenwirkungsarme-arzneimittel-zu-schaffen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/heuschrecken-erforschen-um-nebenwirkungsarme-arzneimittel-zu-schaffen\/","title":{"rendered":"Heuschrecken erforschen, um nebenwirkungsarme Arzneimittel zu schaffen"},"content":{"rendered":"\n

Der Biochemiker Christian Gruber<\/a> von der Medizinischen<\/em> Universit\u00e4t Wien<\/em><\/a> forscht nach therapeutischen Anwendungen auf Basis pflanzlicher und tierischer Mechanismen. Aktuell besch\u00e4ftigt ihn die Frage, wie Hormone und Rezeptoren <\/strong>von Insekten f\u00fcr die therapeutische Anwendung beim Menschen genutzt werden kann. In diesem Zusammenhang hat er die Funktion von Oxytocin-Neuropeptiden in Heuschrecken <\/em>untersucht. <\/em>Forschungspartner ist der Insektenbiologe Jozef Vanden Broeck<\/a> vom Department f\u00fcr Tierphysiologie und Neurobiologie<\/em> an der Universit\u00e4t Leuven<\/a><\/em> in Belgien. Heuschrecken sind sicher keine klassischen Modelltiere in der Neurobiologie<\/em>. Aber die Biologie dieser Insekten k\u00f6nnte doch h\u00f6chst relevante Erkenntnisse f\u00fcr die Pharmakologie bringen – und einen Bauplan f\u00fcr nebenwirkungsarme Arzneimittel<\/strong> liefern.<\/p>\n\n\n\n

Botenstoffe des Nervensystems<\/h2>\n\n\n\n

Es ist bekannt, dass bestimmte Botenstoffe des Nervensystems<\/strong>, sogenannte Neuropeptide<\/strong><\/em>,<\/strong> eine wichtige physiologische Bedeutung zum Beispiel f\u00fcr das Verhalten und den Wasserhaushalt <\/strong>von Heuschrecken und anderen Insekten haben. Neuropeptide<\/em> spielen im Nervensystem bei der Erregungs\u00fcbertragung eine Rolle – als Neurotransmitter, -modulatoren oder -hormone. Wie Gruber und sein Team von der Medizinischen Universit\u00e4t Wien<\/em>, in einem fr\u00fcheren Projekt herausgefunden haben, sind es zum Beispiel bei Ameisen spezielle Neuropeptide, welche die Futtersuche, die Bewegungsaktivit\u00e4t und den Metabolismus regulieren. Viele Insektenarten verf\u00fcgen \u00fcber die genetischen Grundlagen eines Hormonsystems, das dem des Menschen entspricht und das auf den Neuropeptiden<\/em> Oxytocin<\/em> und Vasopressin<\/em> basiert.<\/p>\n\n\n

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K\u00fcnstliche Intelligenz zur Erforschung des Schwarmverhaltens<\/div>
Physiker der Universit\u00e4t Innsbruck erforschen das Schwarmverhalten von Lebewesen mit den Mitteln der k\u00fcnstlichen Intelligenz.<\/div><\/div><\/div>\n\n\n

Die Neuropeptide Oxytocin<\/em> und Vasopressin<\/em><\/h2>\n\n\n\n

Oxytocin<\/em> bezieht sich auf den altgriechischen Begriff okytokos<\/em>, der \u00fcbersetzt soviel wie leicht geb\u00e4rend bedeutet. Tats\u00e4chlich beeinflusst es – gemeinsam mit dem Hormon Vasopressin<\/em> \u2013 unter anderem die Wehent\u00e4tigkeit im Geburtsverlauf. Sp\u00e4ter stimuliert es den Milchfluss der Mutter und vieles mehr. Vasopressin<\/em> spielt insbesondere bei der Regulierung des Wasserhaushalts in den Nieren eine wichtige Rolle, beeinflusst aber auch die Durchblutung der Geb\u00e4rmutter.<\/p>\n\n\n\n

Sowohl Oxytocin<\/em> als auch Vasopressin<\/em> z\u00e4hlen zur gro\u00dfen Familie der G Protein-gekoppelten Rezeptoren<\/em> – der bekanntesten Gruppe von Angriffspunkten f\u00fcr medizinische Wirkstoffe. \u201eCirca 30 Prozent aller g\u00e4ngigen Arzneimittel beruhen auf diesen Rezeptoren, zum Beispiel jene gegen Bluthochdruck oder Herzerkrankungen\u201c, erl\u00e4utert Gruber. \u201e\u00dcber diese Rezeptoren lassen sich, vereinfacht gesagt, Informationen in das Innere unserer Zellen transportieren. Gleichzeitig werden dabei verschiedene molekulare Signalwege in den Zellen aktiviert. Dies f\u00fchrt zu erw\u00fcnschten, aber auch unerw\u00fcnschten Wirkungen \u2013 sogenannten Nebenwirkungen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Unerw\u00fcnschte Nebenwirkungen<\/h2>\n\n\n\n

Als Beispiel f\u00fcr unerw\u00fcnschte Nebenwirkungen bei Medikamenten, welche \u00fcber G Protein-gekoppelte Rezeptoren wirken,<\/em> nennt der Forscher die Opioid-Rezeptoren<\/em>, an die opioidhaltige Schmerzmittel wie etwa Morphin<\/em> andocken. Problematisch am klassischen Schmerzstiller Morphin<\/em> ist, dass er abh\u00e4ngig machen kann. Diese Abh\u00e4ngigkeit kann zu \u00dcberdosierung und in der Folge zu Atemstillstand f\u00fchren. Daher sind Morphin und \u00e4hnliche Molek\u00fcle, der Ausl\u00f6ser f\u00fcr die Opioidkrise <\/em>in Amerika, die sich in der Pandemie noch zugespitzt hat. Von 1999 bis M\u00e4rz 2021 starben fast 841.000 Menschen durch eine Opioid \u00dcberdosis (Quelle: US-Beh\u00f6rde Centers for Disease Control and Prevention<\/em> CDC<\/u><\/a>).<\/p>\n\n\n\n

Pharmakologische Mechanismen<\/h2>\n\n\n\n

Es gibt eine evolutive \u00c4hnlichkeit zwischen G Protein-gekoppelten Rezeptoren<\/em> \u2013 und auch in gewisser Weise zwischen Opiatrezeptoren und Oxytocin\/Vasopressin-Rezeptoren<\/em>. Allerdings sind Opiatrezeptoren<\/em> nicht bis in die Insekten nachzuvollziehen. Deshalb ist Oxytocin\/Vasopressin <\/em>prim\u00e4r interessant f\u00fcr eine Grundlagenforschung, die pharmakologische Mechanismen nachvollziehbar macht. Au\u00dferdem kann die Wissenschaft an den Insekten die Physiologie dieser Systeme erforschen, was am Menschen nicht immer einfach m\u00f6glich ist. \u201eWas wir unter anderem bei den Oxytocin\/Vasopressin-Rezeptoren<\/em> gelernt haben, ist, wie man mithilfe eines Insekten Neuropeptids selektiv einen menschlichen Rezeptor angreifen und alle anderen unbeeinflusst lassen kann\u201c, erkl\u00e4rt Gruber.<\/p>\n\n\n\n

Was wir unter anderem bei den Oxytocin\/Vasopressin-Rezeptoren<\/em> gelernt haben, ist, wie man mithilfe eines Insekten Neuropeptids selektiv einen menschlichen Rezeptor angreifen und alle anderen unbeeinflusst lassen kann. <\/p>Professor Christian Gruber<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

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Grundprinzip des Versuchs<\/h2>\n\n\n\n

\u201eWir studieren die Pharmakologie des Insektensystems integrativ und vergleichen das auf molekularer Ebene. Dadurch wollen wir herausfinden, welcher Baustein des Hormons mit welchem Baustein des Rezeptors interagiert. Diesen Vorgang k\u00f6nnten wir dann von den Insekten zum Menschen nachvollziehen. \u00dcber die evolutive \u00c4hnlichkeit sind wir dann in der Lage, einzelne Schaltstellen (Aminos\u00e4uren), in diesem System zu erkennen. Diese Schaltstellen k\u00f6nnten wir chemisch so am Neuropeptid ver\u00e4ndern, dass wir eine gezielte Wirkung herbeif\u00fchren k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Gruber das Grundprinzip des Versuchs.<\/p>\n\n\n\n

Nebenwirkungsarme Arzneimittel<\/h2>\n\n\n\n

Wenn die Forschenden den evolution\u00e4ren Bauplan und die molekulare Wirkungsweise im Oxytocin\/Vasopressin-<\/em>System verstehen, k\u00f6nnen sie dies auch auf andere Rezeptoren aus dieser Klasse \u00fcbertragen; auf Rezeptoren, in welche die Wirkstoff-Forschungsindustrie aktuell mehr investiert, als in Oxytocin\/Vasopressin.<\/em> Das Molek\u00fcl, das die Forschenden aus den Heuschrecken und anderen Insekten isoliert haben, wurde in chemisch leicht ver\u00e4nderter Form dann an den menschlichen Rezeptoren getestet. So erhielten sie molekulare Werkzeuge, die im menschlichen System gezielt einen Rezeptor \u2013 oder einen Signalweg – aktivieren k\u00f6nnen. Damit k\u00f6nnte es in Zukunft gelingen, optimierte Wirkstoffe f\u00fcr Menschen zu generieren, die unerw\u00fcnschte Nebenwirkungen von Arzneimitteln ausschalten.<\/p>\n\n\n\n

Die gezielte Signalweitergabe wird im Fachjargon Biased Signalling<\/em> genannt \u2013 und im Fall der Opiate wisse man schon, dass sich dadurch sehr wohl Wirkstoffe herstellen lassen. Es gebe auch schon ein zugelassenes Medikament am Markt, von welchem man sich weniger Nebenwirkungen erwartet, als zum Beispiel bei g\u00e4ngigen Opioiden. Allerdings bedarf es weiterer Forschungen, um derartige nebenwirkungsarme Arzneimittel im Markt zu etablieren.<\/p>\n\n\n\n

Krankheitsfindung<\/h2>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnten die Erkenntnisse aus dem Projekt auch in der Krankheitsfindung angewendet werden. So planen die Forschenden zum Beispiel mit bildgebenden Verfahren zu arbeiten, wie etwa dem PET-Imaging (positron emission tomography)<\/em>, bei dem man mit Radiotracern<\/em> die Molek\u00fcle im Organismus nachverfolgen kann. Eine Methode, welche die Forschenden auf Oxytocin\/Vasopressin<\/em>-Ebene weiterf\u00fchren wollen. Kooperationspartner ist Markus Muttenthaler<\/a> vom Institut f\u00fcr Biologische Chemie<\/a> <\/em>an der Universit\u00e4t Wien<\/a> <\/em>und dem Institute for Molecular Biosciences<\/a> <\/em>an der University of Queensland<\/a>, <\/em>der eine Technik entwickelte, mit der man die selektiveren Oxytocin Liganden<\/em> mit Farbstoffen versehen kann. \u201eWenn dieses Verfahren vom Tierversuch auf den Menschen \u00fcbertragbar ist, dann k\u00f6nnten wir zum Beispiel nachvollziehen, in welchen Hirnregionen die einzelnen Rezeptoren denn \u00fcberhaupt vorhanden sind. Das klingt banal, ist aber wichtiges Wissen und noch nicht v\u00f6llig erforscht\u201c, erkl\u00e4rt Gruber.<\/p>\n\n\n\n

Sch\u00e4dlingsbek\u00e4mpfung<\/h2>\n\n\n\n

Letztendlich k\u00f6nnten die Erkenntnisse auch gegen das Forschungsobjekt selbst angewendet werden \u2013 um eine Heuschreckenplage einzud\u00e4mmen, die Jahr f\u00fcr Jahr die Landwirtschaft bedroht. Das ist ein wichtiges Forschungsgebiet, das nicht nur Kooperationspartner Vanden Broeck verfolgt, sondern mehrere Forschungsgruppen weltweit. Prinzipiell w\u00e4re es denkbar, gezielt mit einem Inhibitor<\/em> beziehungsweise Blocker<\/em> zum Beispiel die Fortpflanzung von Heuschrecken zu unterbinden, oder deren Wasserhaushalt durcheinanderzubringen. Zum Beispiel indem man bestimmte Nahrungspflanzen der Heuschrecken mit diesem Inhibitor bespr\u00fcht oder anreichert, damit diese den Stoff beim Fressen der Pflanzen gleich mit aufnehmen. Damit k\u00f6nnte die Agrarproduktion und die Lebensqualit\u00e4t in den betroffenen Regionen gesteigert werden.<\/p>\n\n\n\n

Das Projekt Funktion von Oxytocin-Neuropeptiden in Heuschrecken<\/em> wurde unter anderem vom \u00f6sterr<\/a>eichischen Wissenschaftsfonds<\/a><\/em> (FWF) gef\u00f6rdert.<\/p>\n\n\n\n

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Medikamente ohne Nebenwirkungen durch Freisetzung nur in der erkrankten Zelle<\/div>
Der menschliche K\u00f6rper besteht aus Milliarden von Zellen \u2013 deren Genome sich im schlimmsten Fall krankhaft so ver\u00e4ndern k\u00f6nnen, dass sie sich unkontrolliert teilen.<\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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